JP5622182B2 - Real-time welding quality judgment device and judgment method - Google Patents

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Description

本発明はリアルタイム溶接品質判定装置及び判定方法に関し、特に溶接中の溶接エネルギーの測定値にデジタル信号処理を施して基準値と比較するリアルタイム溶接品質判定装置及び判定方法に関する。   The present invention relates to a real-time welding quality judgment device and a judgment method, and more particularly to a real-time welding quality judgment device and a judgment method for performing digital signal processing on a measured value of welding energy during welding and comparing it with a reference value.

化学反応、焼結、蒸着等の化学反応や物理化学的な反応(含む、加工)においては、良質の製品を得るために圧力、温度、雰囲気、電流、電圧等の反応に関係する各種の条件を適切に制御することが重要である。このため、近年のマイクロプロセッサ、パソコン等の発達の下、前記各種の条件を、デジタル的に処理して適切に制御する試みが広くなされつつある。   In chemical reactions such as chemical reactions, sintering, and vapor deposition, and physicochemical reactions (including processing), various conditions related to reactions such as pressure, temperature, atmosphere, current, and voltage in order to obtain high-quality products. It is important to control properly. For this reason, with the recent development of microprocessors, personal computers, etc., attempts are being made to digitally process and appropriately control the various conditions.

溶接においても、例えばアーク溶接であれば、検出した電流や電圧についてのアナログ信号をA/D変換してデジタル化し、デジタルフィルター等による処理を行ってインバータ等を、ひいては電流や電圧を適切に制御することがなされている(特許文献1、非特許文献1)。   Also in welding, for example, in arc welding, analog signals for detected currents and voltages are A / D converted and digitized, processed by digital filters, etc., and inverters, and thus currents and voltages are appropriately controlled. (Patent Document 1, Non-Patent Document 1).

また、抵抗溶接において、溶接時間と強度の関係についてのデータを基に適切な溶接時間を設定し、さらに設定された溶接時間でなされた溶接に対する抜取り検査の結果を反映させることにより、溶接の強度をリアルタイムで判断する発明もなされている(特許文献2)。   In addition, in resistance welding, an appropriate welding time is set based on the data on the relationship between the welding time and strength, and the result of the sampling inspection for welding performed at the set welding time is reflected to reflect the welding strength. There is also an invention for judging the above in real time (Patent Document 2).

特開平7−136776号公報Japanese Patent Laid-Open No. 7-136776 特開平7−136777号公報JP 7-136777 A

上園敏郎著「デジタル制御アーク溶接機器の進展」、日本溶接協会溶接データシステム研究委員会主催 溶接データシステム研究委員会100回記念セミナー(平成17年1月14日)“Development of digitally controlled arc welding equipment” by Toshiro Uenono, 100th Anniversary Seminar of the Welding Data System Research Committee sponsored by the Japan Welding Society Welding Data System Research Committee (January 14, 2005)

しかしながら、近年の溶接の精度、効率、コストに対するユーザーの要求は益々厳しくなってきており、前記の技術ではユーザーの厳しい要求を充たすには必ずしも充分とは言えなくなりつつある。   However, in recent years, user requirements for welding accuracy, efficiency, and cost have become increasingly severe, and the above-described technology is not necessarily sufficient to meet the strict requirements of users.

前記の特許文献1と非特許文献1に開示されている技術は、測定された電圧や電流のデジタル化された値を処理し、処理結果を基にインバータ等を、ひいては電圧や電流等を制御する技術であるが、溶接品質の管理を直接の目的とする技術ではなく、リアルタイムに溶接品質を管理するために、短時間の溶接条件の変動が溶接品質に如何なる影響を与えているかについて評価するという視点からの記載はされていない。   The techniques disclosed in Patent Document 1 and Non-Patent Document 1 process the digitized values of the measured voltage and current, and control the inverter and the like, and thus the voltage and current, based on the processing result. However, it is not a technique that directly aims to control welding quality, but to evaluate the effect of short-term changes in welding conditions on welding quality in order to manage welding quality in real time. It is not described from the viewpoint.

また、溶接の良否に関係するパラメータには、溶接速度、シールドガスの組成、TIG溶接であれば陰極の先端角やアーク長、その他溶接対象の板材や溶接棒の場所による不均一等多数あり、単に電圧や電流のみを制御するだけでは、溶接の良否を判定するためには不充分である。   In addition, there are many parameters related to the quality of welding, such as welding speed, shield gas composition, cathode tip angle and arc length if TIG welding, and other non-uniformity depending on the location of the plate material or welding rod to be welded, Simply controlling only the voltage and current is not sufficient to determine the quality of welding.

また、特許文献2に開示されている技術は、抵抗溶接を対象として、溶接時間だけで溶接の強度を管理している。しかし、このような溶接時間だけによる管理は、スポット溶接等には適用することが困難であり、また、電極チップの劣化による欠陥等、溶接時間以外の要因による品質の欠陥を探知することも困難である。   Moreover, the technique currently disclosed by patent document 2 manages the intensity | strength of welding only for welding time for resistance welding. However, such management based on welding time alone is difficult to apply to spot welding, etc., and it is also difficult to detect quality defects due to factors other than welding time, such as defects due to electrode tip deterioration. It is.

そこで、実際の溶接施工現場での溶接の品質管理は、例えばアーク溶接の場合には電流や電圧が予め定められた範囲内にあれば施工は問題が無いものと一応見做し、溶接が終了した後にサンプリングした箇所の非破壊検査や破壊検査を行っている。このため、溶接に何らかの欠陥が発生したことが判明するのは溶接が一応終了した後となる。そして、溶接の欠陥が発生していることが判明すれば、その時点で改めて当該欠陥箇所を手直したり、欠陥を有する製品を篩い分けして手直したり、電極チップを研磨したり交換したりする等の処理が必要となり、溶接の精度、作業効率、生産コスト等の面から難がある。   Therefore, for quality control of welding at the actual welding construction site, for example, in the case of arc welding, if the current and voltage are within a predetermined range, it is assumed that there is no problem with the construction, and the welding is finished. After that, non-destructive inspection and destructive inspection of the sampled part are performed. For this reason, it is only after the welding has been completed that some defects have been found in the welding. Then, if it is found that a welding defect has occurred, the defect part is reworked at that time, the defective product is screened and repaired, the electrode tip is polished or replaced, etc. This process is necessary, and there are difficulties in terms of welding accuracy, work efficiency, production cost, and the like.

さらに、無人溶接ライン等の溶接のシステムや規模の如何によっては、一旦欠陥が発生した後もそのまま溶接を続ければ、それ以降の全溶接箇所や全製品の調査や手直し等までが必要となることがある。この場合には、溶接の精度の維持、作業効率、生産コスト等に大きな悪影響を及ぼすこととなる。   Furthermore, depending on the welding system and scale, such as an unmanned welding line, once a defect has occurred, if welding continues as it is, it will be necessary to investigate and rework all subsequent welding locations and products. There is. In this case, the maintenance of welding accuracy, work efficiency, production cost, etc. will be greatly affected.

このため、リアルタイムによる欠陥の発生の発見等、溶接中にリアルタイムで品質を判定することが可能な技術の開発が望まれていた。   For this reason, development of a technique capable of determining quality in real time during welding, such as discovery of occurrence of defects in real time, has been desired.

本発明者は、上記課題の解決につき、特願2009−60771号(特開2010−214380号)において、各処理単位における溶接中の電流と電圧等の溶接エネルギーに関係する物理量を測定し、測定した物理量をデジタル値とし、さらに当該溶接の品質の良否を的確に反映するように信号処理をし、得られた結果を基準値と比較して当該処理単位における溶接の品質をリアルタイムで判定する以下のリアルタイム溶接品質判定装置を提案した。   In order to solve the above problems, the present inventor measured physical quantities related to welding energy such as current and voltage during welding in each processing unit in Japanese Patent Application No. 2009-60771 (Japanese Patent Laid-Open No. 2010-214380). The measured physical quantity is converted into a digital value, signal processing is performed to accurately reflect the quality of the welding, and the result obtained is compared with a reference value to determine the welding quality in the processing unit in real time. A real-time welding quality judgment device was proposed.

即ち、
溶接中に溶接箇所の溶接エネルギーに関係する物理量を測定する物理量測定部と、
前記物理量測定部が測定した物理量を、連続溶接であれば単位処理時間毎に、スポット溶接であればスポット毎に、リアルタイムかつ所定の手順で、複数種類かつ多数のデジタル化されたサンプリングデータとする物理量デジタル化部と、
前記デジタル化された各種類のサンプリングデータを、当該溶接の種類、条件に応じてリアルタイムかつ正規化を含む所定の手順で、1次元データとするサンプリングデータ1次元化部と、
前記サンプリングデータ1次元化部により1次元データとされた前記各種類のサンプリングデータからなる多次元のサンプリングデータを、リアルタイムかつ次元縮退を含む所定の手順で1次元のサンプリングベクトルとして表現するベクトル表現部と、
前記ベクトル表現部により表現された1次元のサンプリングベクトルを評価基準となるベクトルとリアルタイムかつ所定の手順で比較し、当該単位処理時間あるいは当該スポットの溶接の品質を判定する品質判定部と、
を有していることを特徴とするリアルタイム溶接品質判定装置を提案した。
That is,
A physical quantity measuring unit for measuring a physical quantity related to the welding energy of the welding part during welding;
The physical quantity measured by the physical quantity measuring unit is converted into a plurality of types and digitized sampling data in real time and in a predetermined procedure for each unit processing time for continuous welding and for each spot for spot welding. Physical quantity digitization department,
A sampling data one-dimensionalization unit that converts each type of digitized sampling data into one-dimensional data in a predetermined procedure including real-time and normalization according to the type and condition of the welding,
A vector expression unit that expresses multidimensional sampling data composed of each type of sampling data, which is made one-dimensional data by the sampling data one-dimensionalization unit, as a one-dimensional sampling vector in a predetermined procedure including real-time and dimensional reduction. When,
A quality determination unit that compares the one-dimensional sampling vector expressed by the vector expression unit with a vector serving as an evaluation reference in real time in a predetermined procedure, and determines the unit processing time or the welding quality of the spot;
We proposed a real-time welding quality judgment device characterized by having

具体的には、まず、溶接中に溶接箇所の溶接エネルギーに関係する電流、電圧等の物理量を測定し、その後、この物理量を連続溶接であれば単位処理時間毎に、スポット溶接であればスポット毎に、複数種類、かつ多数のデジタル化されたサンプリングデータとする。次いで、デジタル化された各種類のサンプリングデータを、溶接の種類、条件に応じて正規化を含む手順で1次元データとし、さらに、各種類の1次元データからなる多次元のサンプリングデータを次元縮退を含む手順で1次元のサンプリングベクトルとする。その後、得られた1次元のサンプリングベクトルを評価基準となるベクトルと比較して、当該単位処理時間あるいは当該スポットの溶接の品質を判定する。   Specifically, first, physical quantities such as current and voltage related to the welding energy of the welded part are measured during welding, and then the physical quantities are measured every unit processing time if continuous welding, and spot welding if spot welding. For each, a plurality of types and a large number of digitized sampling data are used. Next, each type of digitized sampling data is converted into one-dimensional data by a procedure including normalization according to the type and condition of welding, and further, multidimensional sampling data consisting of each type of one-dimensional data is dimensionally reduced. A one-dimensional sampling vector is obtained by a procedure including Thereafter, the obtained one-dimensional sampling vector is compared with a vector serving as an evaluation criterion to determine the unit processing time or the welding quality of the spot.

このように、上記に提案されたリアルタイム溶接品質判定装置は、リアルタイムに、溶接エネルギーに関係する物理量を測定してデジタル化し、変化やばらつきあるいは異常の発生を捉えやすくするために正規化を含む手順で1次元データとし、各物理量の1次元データからなる多次元のデータを次元縮退により1次元のベクトルとする処理を行っている。このため、多くの情報が、最終的に1次元のベクトルとされているため、予め作成されている評価基準のベクトルとの比較を極めて容易に行うことができる。   As described above, the proposed real-time welding quality determination apparatus measures and digitizes physical quantities related to welding energy in real time, and includes a procedure including normalization to make it easier to catch changes, variations, or abnormalities. The multi-dimensional data consisting of the one-dimensional data of each physical quantity is converted into a one-dimensional vector by dimensional reduction. For this reason, since a lot of information is finally made into a one-dimensional vector, it is very easy to compare with a preliminarily created evaluation criterion vector.

そして、上記の処理は、測定可能な物理量であれば、種類は限定されないため、多種多様な溶接に広く適用することができる。   The above processing is not limited as long as it is a physical quantity that can be measured, and thus can be widely applied to various types of welding.

従って、溶接中に欠陥が発生すればリアルタイムで容易に欠陥の発生を知ることができる等、溶接の種類を問わず、溶接中にリアルタイムで品質を高い精度で判定することが可能となる。そして、溶接の品質の管理が大きく改善され、溶接の精度、効率、コストが大きく向上する。   Therefore, it is possible to determine the quality with high accuracy in real time during welding regardless of the type of welding, for example, if a defect occurs during welding, the occurrence of the defect can be easily known in real time. And the quality control of welding is greatly improved, and the accuracy, efficiency and cost of welding are greatly improved.

しかし、上記の提案においては、サンプリングデータからサンプリングベクトルを作成するに際して、正規化、多次元化、次元縮退等の複雑な処理を行っている。そこで、本発明者は、これらの複雑な処理を特別に行うことなく、より簡便に、リアルタイムで溶接の品質を判定することが可能な技術につき、さらに鋭意検討を行った結果、本発明を完成するに至った。以下、発明に関連する第1〜第9の技術について説明する。 However, in the above proposal, complex processing such as normalization, multidimensionalization, and dimensional reduction is performed when a sampling vector is created from sampling data. Therefore, the present inventor has completed the present invention as a result of further earnest studies on a technique that can more easily determine the quality of welding in real time without specially performing these complicated processes. It came to do. Hereinafter, first to ninth techniques related to the present invention will be described.

本発明に関連する第1の技術は、
抵抗溶接中に溶接箇所の溶接エネルギーに関係する物理量を測定する物理量測定部と、
前記物理量測定部が測定した物理量を、所定の手順でリアルタイムにデジタル化されたサンプリングデータとする物理量デジタル化部と、
前記デジタル化されたサンプリングデータを、当該溶接の条件に応じて、所定の手順でリアルタイムに1次元データとするサンプリングデータ1次元化部と、
前記サンプリングデータ1次元化部により1次元データとされたサンプリングデータを、所定の手順でリアルタイムに1次元のサンプリングベクトルとして表現するベクトル表現部と、
前記ベクトル表現部により表現された1次元のサンプリングベクトルと評価基準となるベクトルとの差の大きさを求め、前記評価基準となるベクトルの標準偏差に対する前記差の大きさの割合に基づき、当該溶接の品質を判定する品質判定部と
を有していることを特徴とするリアルタイム溶接品質判定装置である。
The first technique related to the present invention is:
A physical quantity measuring unit for measuring a physical quantity related to the welding energy of the welding part during resistance welding;
A physical quantity digitizing section that converts the physical quantity measured by the physical quantity measuring section into sampling data digitized in real time by a predetermined procedure;
A sampling data one-dimensionalization unit that converts the digitized sampling data into one-dimensional data in real time in a predetermined procedure according to the welding conditions;
A vector expression unit for expressing the sampling data converted into one-dimensional data by the sampling data one-dimensionalization unit as a one-dimensional sampling vector in real time according to a predetermined procedure;
Obtaining the magnitude of the difference between the one-dimensional sampling vector expressed by the vector expression unit and the vector serving as the evaluation criterion, and based on the ratio of the magnitude of the difference with respect to the standard deviation of the vector serving as the evaluation criterion It is the real-time welding quality determination apparatus characterized by having the quality determination part which determines the quality of this.

技術も、基本的には前記提案の発明と同様に、電流、電圧等の溶接に重大な影響を及ぼす物理量を測定し、測定値について溶接の品質を特徴付けて抽出する為のデジタル信号処理を行い、処理された信号を評価することにより溶接の品質の判定を行うものである。 This technology also basically uses the digital signal processing to measure and extract the physical quantities that have a significant effect on welding, such as current and voltage, and to characterize and extract the quality of the welds from the measured values, as in the proposed invention. And the quality of the weld is determined by evaluating the processed signal.

具体的には、まず、スポット溶接、シーム溶接、突き合わせ溶接などの抵抗溶接中に溶接箇所の溶接エネルギーに関係する電流、電圧等の物理量を測定し、その後、この物理量を当該溶接毎、例えば、スポット溶接であればスポット毎に、リアルタイムにデジタル化されたサンプリングデータとする。次いで、デジタル化されたサンプリングデータを、当該溶接の条件に応じて、所定の手順でリアルタイムに1次元データとし、さらに、この1次元データとされたサンプリングデータを、所定の手順でリアルタイムに1次元のサンプリングベクトルとする。その後、得られた1次元のサンプリングベクトルと評価基準となるベクトルとの差の大きさを求め、評価基準となるベクトルの標準偏差に対する前記差の大きさの割合に基づき、当該溶接の品質を判定する。   Specifically, first, a physical quantity such as a current and a voltage related to the welding energy of a welding part is measured during resistance welding such as spot welding, seam welding, and butt welding, and then the physical quantity is measured for each welding, for example, In the case of spot welding, sampling data digitized in real time is used for each spot. Next, the digitized sampling data is converted into one-dimensional data in real time according to a predetermined procedure according to the welding conditions, and the sampling data converted into the one-dimensional data is converted into one-dimensional data in real time according to a predetermined procedure. Sampling vector. Then, the magnitude of the difference between the obtained one-dimensional sampling vector and the evaluation reference vector is obtained, and the quality of the welding is determined based on the ratio of the difference magnitude to the standard deviation of the evaluation reference vector. To do.

このように、本技術に係るリアルタイム溶接品質判定装置は、リアルタイムに、溶接エネルギーに関係する物理量を測定してデジタル化し、所定の手順で1次元データとし、さらに1次元のベクトルとする処理を行っている。この1次元のベクトルには、溶接品質に関する多くの情報が含まれているため、予め作成されている評価基準となるベクトルとの間で求められた差の大きさの、評価基準となるベクトルの標準偏差に対する割合を求めることにより、極めて容易にリアルタイムで溶接の品質を判定することができる。この結果、溶接の品質の管理が大きく改善され、溶接の精度、効率、コスト管理が大きく向上する。 As described above, the real-time welding quality determination apparatus according to the present technology measures and digitizes the physical quantity related to the welding energy in real time, performs one-dimensional data according to a predetermined procedure, and further performs processing to obtain a one-dimensional vector. ing. Since this one-dimensional vector includes a lot of information on the welding quality, the magnitude of the difference obtained from the previously created evaluation standard vector is the vector of the evaluation standard. By determining the ratio to the standard deviation, the quality of the weld can be determined very easily in real time. As a result, welding quality management is greatly improved, and welding accuracy, efficiency, and cost management are greatly improved.

そして、本技術においては、品質判定に際して、前記1次元サンプリングベクトルと評価基準となるベクトルとの差の大きさ(絶対値)を求め、その差の大きさの評価基準となるベクトルの標準偏差に対する割合に基づいて品質の判定を行っているため、上記提案の発明のように、正規化、多次元化、次元縮退等の複雑な処理を行う必要がない。 In the present technology , when determining the quality, the magnitude (absolute value) of the difference between the one-dimensional sampling vector and the vector serving as the evaluation criterion is obtained, and the standard deviation of the vector serving as the evaluation criterion for the magnitude of the difference is obtained. Since the quality is determined based on the ratio, it is not necessary to perform complicated processing such as normalization, multidimensionalization, and dimensional reduction as in the proposed invention.

即ち、この評価基準となるベクトルの標準偏差に対する1次元サンプリングベクトルと評価基準となるベクトルとの差の大きさの割合を求める処理は、当該溶接における溶接品質の評価基準からのズレを求める処理に他ならず、実質的に前記した正規化と同等の結果をもたらす処理である。このため、本技術においては、途中の処理段階で正規化処理を行わず、最終の品質判定処理段階で、簡便な方法を用いて実質的な正規化同様の処理を行うことにより、正確な品質判定を行うことができる。 That is, the process for obtaining the ratio of the magnitude of the difference between the one-dimensional sampling vector and the evaluation reference vector with respect to the standard deviation of the evaluation reference vector is a process for obtaining a deviation from the weld quality evaluation reference in the welding. It is a process that brings about a result substantially equivalent to the normalization described above. For this reason, in the present technology , the normalization process is not performed in the intermediate processing stage, and the accurate quality is obtained by performing a process similar to the normalization using a simple method in the final quality determination process stage. Judgment can be made.

同様に、多次元化、次元縮退等の複雑な処理ステップを特別に設ける必要もないため、全体の処理を簡略化することができ、より簡便に溶接品質の判定を行うことができる。   Similarly, since it is not necessary to specially provide complicated processing steps such as multi-dimensionalization and dimensional reduction, the entire processing can be simplified, and the welding quality can be determined more easily.

なお、詳細は後記の「発明を実施するための形態」において説明するが、本技術に用いられている主要な用語について予め説明する。 The details will be described later in “Mode for Carrying Out the Invention”, but main terms used in the present technology will be described in advance.

まず、本技術に言う「リアルタイム」には、実用上リアルタイムとされる場合も含まれ、計算機における他の処理の都合、例えば多数の溶接が同時並行でなされている場合における他の溶接箇所のチェック、単位処理時間の長さ等から定まる制限、その他工場や溶接設備全体における他の機械設備や工程の都合から定まる制約等から、装置の応答に2、3秒程度の遅れがある場合も含まれる。 First, “real-time” as used in this technology includes cases that are considered to be real-time in practical use. For convenience of other processing in the computer, for example, checking of other welding locations when a large number of weldings are performed simultaneously. This includes cases where there is a delay of about 2 or 3 seconds due to restrictions determined by the length of the unit processing time, and other restrictions determined by the convenience of other machinery and processes in the entire factory and welding equipment. .

次に、「溶接エネルギーに関係する物理量」および「1次元データ」としては、例えば、後述する電極間電圧および電流(物理量)と抵抗値(1次元データ)の組合せを挙げることができるが、これ以外に、電極加圧力の変化(物理量)と抵抗値(1次元データ)の組合せや、電流および電圧(物理量)と熱量(1次元データ)の組合せなども挙げることができる。また、電極変位(移動量)や抵抗の傾斜などを物理量として採用することもできる。   Next, examples of the “physical quantity related to welding energy” and “one-dimensional data” include combinations of interelectrode voltage and current (physical quantity) and resistance value (one-dimensional data) described later. In addition, combinations of changes in electrode pressure (physical quantities) and resistance values (one-dimensional data), combinations of current and voltage (physical quantities), and heat quantities (one-dimensional data) can also be mentioned. Also, electrode displacement (movement amount), resistance gradient, and the like can be employed as physical quantities.

次に、「物理量の測定」は、連続的かつアナログ的に行われるのが通常であり、物理量デジタル化部によりアナログ値がデジタル化される。可能であれば、直接デジタル値で物理量を取得しても良い。   Next, “physical quantity measurement” is usually performed continuously and in analog form, and an analog value is digitized by a physical quantity digitizing unit. If possible, the physical quantity may be acquired directly as a digital value.

次に、「デジタル化されたサンプリングデータ」とは、測定値を単にデジタル値としたデータだけでなく、交流電源の電圧の様にプラスマイナスがある測定値の絶対値を取ったり、特定のノイズを除去したりする処理が施されたデータも含まれる。   Secondly, “digitized sampling data” is not just data with measured values as digital values, but also takes absolute values of measured values that have plus or minus, such as AC power supply voltage, Also included is data that has been subjected to processing for removing.

次に、「サンプリングデータ1次元化部により1次元データとされた」とは、物理量デジタル化部で作成された複数種類の物理量についての多数のデジタル化された各種類のサンプリングデータが、各種類の物理量について1次元化されていることを指す。   Next, “the sampling data is converted into one-dimensional data by the one-dimensionalization unit” means that a plurality of types of digitized sampling data for a plurality of types of physical quantities created by the physical quantity digitizing unit are This means that the physical quantity is one-dimensional.

次に、「1次元のサンプリングベクトルとして表現する」とは、多次元のサンプリングデータで示されている各サンプリング点が、ベクトル表現部により溶接の品質の良否を表す1種類の数値として示される(表現される)ことを指す。   Next, “represent as a one-dimensional sampling vector” means that each sampling point indicated by multi-dimensional sampling data is indicated by the vector expression unit as one type of numerical value indicating the quality of the welding ( It is expressed).

そして、「差の大きさ」とは、1次元のサンプリングベクトルと評価基準となるベクトルとの差についての絶対値を示す。   The “difference magnitude” indicates the absolute value of the difference between the one-dimensional sampling vector and the evaluation reference vector.

なお、本技術のリアルタイム溶接品質判定装置には、所定の判定基準の記録部、入力部等も備えられている。 In addition, the real-time welding quality determination apparatus of the present technology is also provided with a recording unit, an input unit, and the like for predetermined determination criteria.

本発明に関連する第2の技術は、
前記品質判定部は、
前記1次元サンプリングベクトルをRt、前記評価基準となるベクトルをRs、前記標準偏差をSpとしたとき、
前記Rt、Rs、Spの各々を、1からnまで時系列でn個に分け、
以下に示す式により得られるDの総和Dを、予め定められている許容基準値と比較することにより、当該溶接の品質を判定する
ことを特徴とする第1の技術に記載のリアルタイム溶接品質判定装置である。
=|(Rt−Rs)|/Sp
(但し、Rt:1次元サンプリングベクトルRtのn番目のデータ
Rs:前記評価基準となるベクトルRsのn番目のデータ
Sp:標準偏差Spのn番目のデータ)
The second technique related to the present invention is:
The quality judgment unit
When the one-dimensional sampling vector is Rt, the evaluation standard vector is Rs, and the standard deviation is Sp,
Each of Rt, Rs, and Sp is divided into n in time series from 1 to n,
Real-time welding quality according to the first technique , wherein the quality of the welding is determined by comparing the total sum D of D n obtained by the following formula with a predetermined allowable reference value. It is a determination device.
D n = | (Rt n −Rs n ) | / Sp n
(However, Rt n : n-th data of the one-dimensional sampling vector Rt
Rs n : n-th data of vector Rs serving as the evaluation criterion
Sp n : nth data of standard deviation Sp)

技術は、前記した第1の技術に記載の品質判定部における処理を具体的に規定するものであって、時系列でn個に分けられた1次元サンプリングベクトルRt、評価基準となるベクトルRsおよびその標準偏差Spのそれぞれのn番目のデータに基づいて、評価基準からのズレの程度を示すDのn番目のデータDを求めている。 The present technology specifically defines the processing in the quality determination unit described in the first technology , and includes a one-dimensional sampling vector Rt divided into n in time series and a vector Rs serving as an evaluation criterion. and based on the respective n-th data of the standard deviation Sp, seeking n-th data D n of the D indicating the degree of deviation from the criteria.

このため、DからDまでのn個のデータの総和Dは、当該溶接における評価基準からのズレの大きさの総和となり、このD(溶接品質距離)が大きいほど、溶接品質が悪いということができ、予め定められている許容基準値を超えた場合、不良と判定される。 For this reason, the sum D of the n data from D 1 to D n is the sum of the deviations from the evaluation standard in the welding, and the larger this D (welding quality distance), the worse the welding quality. If it exceeds a predetermined allowable reference value, it is determined as defective.

なお、評価基準となるベクトルRsは、予め、模範となる打点を適宜サンプリングして、そのデータからベクトルを形成する。この模範となる打点は単打点である必要はなく、複数打点におけるデータから形成されたベクトルであってもよい。打点数が多くなるほど、判定の精度は上昇する。しかし、このとき、Rsは、各打点におけるn番目のデータを平均(単純平均)して作成され、またSpは、各打点におけるn番目のデータの標準偏差として作成されるため、処理に時間が掛かる。このため、実用上支障のない程度として、通常は、3〜4打点程度のデータから、評価基準となるベクトルRsが作成される。 The vector Rs serving as an evaluation criterion is obtained by sampling a model hitting point in advance and forming a vector from the data. This exemplary hit point need not be a single hit point, but may be a vector formed from data at a plurality of hit points. As the number of hit points increases, the accuracy of determination increases. However, this time, since Rs n is the n-th data in each weld point is created on average (simple average), also Sp n is created as the standard deviation of the n-th data in each RBI, the processing It takes time. For this reason, the vector Rs serving as an evaluation criterion is usually created from data of about 3 to 4 dots as a practically unaffected level.

「予め定められている許容基準値」としては、例えば、先行する実験、経験等により適宜設定することができる。   The “predetermined allowable reference value” can be set as appropriate based on, for example, previous experiments and experiences.

本発明に関連する第3の技術は、
前記品質判定部は、
前記1次元サンプリングベクトルRtのn番目のデータRtについて、溶接開始からの経過時間に応じた所定の分類を行い、
前記Dに対して前記分類に対応した重み付けの係数を掛けることにより得られる重み付けされたDの総和Dを、予め定められている許容基準値と比較することにより、当該溶接の品質を判定する
ことを特徴とする第2の技術に記載のリアルタイム溶接品質判定装置である。
The third technique related to the present invention is:
The quality judgment unit
The n-th data Rt n of the one-dimensional sampling vector Rt is subjected to a predetermined classification according to the elapsed time from the start of welding,
By the total sum D of the weighted D n is obtained by relative D n multiplied by the weighting coefficients corresponding to the classification, compared with the allowable reference value is determined in advance, determining the quality of the welding The real-time welding quality determination device according to the second technique , characterized in that:

抵抗溶接を行う際、例えば、通電初期においては母材の表面の粗さにより大きな抵抗値(初期抵抗)が示され、ある程度溶接が進んだ時点からは、前記の表面粗さが解消されて安定した抵抗値が示される。また、溶接途中における電力供給の変動などによる抵抗値のばらつきもある。   When performing resistance welding, for example, a large resistance value (initial resistance) is indicated by the surface roughness of the base material in the initial stage of energization, and the surface roughness is eliminated and stable after a certain degree of welding. The resistance value is shown. There is also a variation in resistance value due to fluctuations in power supply during welding.

このため、溶接の品質の判定に際しては、これらのばらつきを考慮して判定を行う必要がある。   For this reason, when determining the quality of welding, it is necessary to perform determination in consideration of these variations.

技術においては、作成された1次元サンプリングベクトルのそれぞれに、溶接開始からの経過時間に応じた重み付けを施した後に溶接品質の判定を行っているため、より正確に溶接の品質を判定することができる。 In this technique , since the welding quality is determined after weighting according to the elapsed time from the start of welding to each of the created one-dimensional sampling vectors, the welding quality can be determined more accurately. Can do.

なお、具体的な重み付けについては、溶接開始からの時間経過を、異なる状況が特徴的に現れる部分、例えば、初期部分、中間期部分、後期部分に分け、各部分に対応して適宜重み付けをすることにより行われる。   In addition, about specific weighting, time passage from the start of welding is divided into parts where different situations characteristically appear, for example, an initial part, an intermediate part, and a late part, and weighting is appropriately performed corresponding to each part. Is done.

また、本技術における「予め定められている許容基準値」としては、前記Dに対して行った重み付けと同一の重み付けを行った許容基準値が採用される。 In addition, as the “predetermined allowable reference value” in the present technology , an allowable reference value obtained by performing the same weighting as the weighting performed on the D n is employed.

本発明に関連する第4の技術は、
抵抗溶接機の電極が新しく交換されたことを認知する新電極認知部と、
前記新電極認知部から電極が新しく交換された通知を受けると、前記物理量測定部、前記物理量デジタル化部、前記サンプリングデータ1次元化部および前記ベクトル表現部に合わせた処理を行って、通知を受けた後の所定回数の溶接の際の電流と電圧から当該所定回数の溶接ごとの1次元のサンプリングベクトルを作成し、さらに作成した各1次元のサンプリングベクトルを基に評価基準となるベクトルを作成する評価基準ベクトル作成部と
を有し、
前記品質判定部は、
前記所定回数以降の溶接の品質の判定に際して、前記評価基準ベクトル作成部が作成した評価基準となるベクトルを用いる
ことを特徴とする第1の技術ないし第3の技術のいずれかに記載のリアルタイム溶接品質判定装置である。
The fourth technique related to the present invention is:
A new electrode recognition unit that recognizes that the electrode of the resistance welder has been replaced,
Upon receiving notification that the electrode has been newly exchanged from the new electrode recognition unit, the physical quantity measurement unit, the physical quantity digitization unit, the sampling data one-dimensionalization unit, and the vector expression unit are processed in accordance with the notification. Creates a one-dimensional sampling vector for each predetermined number of welds from the current and voltage at the predetermined number of times after the welding, and then creates a vector as an evaluation criterion based on the created one-dimensional sampling vectors. An evaluation reference vector creation unit for
The quality judgment unit
Upon determination of the quality of the welding of the predetermined number of times later, real-time welding according to any one of the first technique to a third technique, which comprises using the vector in which the evaluation reference vector creation part becomes evaluators created It is a quality judgment device.

自動車製造工場等の大規模工場における抵抗溶接には、母材の板厚や種類および組合せ、溶接の仕様、電極や溶接機の仕様など、多種多様な条件が存在する。このため、これらの条件全てに対して評価基準となるベクトルを予め作成しておくことは、事実上困難である。   In resistance welding in large-scale factories such as automobile manufacturing factories, there are a wide variety of conditions such as the thickness, type and combination of base materials, welding specifications, and electrode and welding machine specifications. For this reason, it is practically difficult to create a vector as an evaluation criterion in advance for all of these conditions.

技術においては、電極を交換した直後に行われた溶接から所定数の1次元のサンプリングベクトルを作成し、この1次元のサンプリングベクトルを基に評価基準となるベクトルを作成している。 In the present technology , a predetermined number of one-dimensional sampling vectors are created from welding performed immediately after the electrodes are replaced, and a vector serving as an evaluation criterion is created based on the one-dimensional sampling vectors.

これは、電極を交換した直後の溶接の品質は良好であることが分かっており、これらの1次元のサンプリングベクトルを評価基準作成用の模範として採用することに何ら問題がないことによる。   This is because it is known that the quality of welding immediately after replacing the electrodes is good, and there is no problem in adopting these one-dimensional sampling vectors as an example for creating an evaluation standard.

本発明に関連する第5の技術は、
前記物理量測定部は、電圧と電流を測定し、
前記物理量デジタル化部は、測定した電圧と電流を、溶接毎に、リアルタイムにデジタル化されたサンプリングデータとし、
前記サンプリングデータ1次元化部は、デジタル化された電圧と電流についての2種類のサンプリングデータを、所定の手順でリアルタイムに抵抗に関する1次元データとする
ことを特徴とする第1の技術ないし第4の技術のいずれかに記載のリアルタイム溶接品質判定装置である。
The fifth technique related to the present invention is:
The physical quantity measuring unit measures voltage and current,
The physical quantity digitizing unit uses the measured voltage and current as sampling data digitized in real time for each welding,
Said sampling data one-dimensional section, the two kinds of sampling data for the digitized voltage and current, to no first technique, characterized by a one-dimensional data regarding the resistance in real time with a predetermined procedure 4 A real-time welding quality determination device according to any one of the above techniques .

技術においては、具体的な物理量として、電極間電圧Vおよび電流Iを採用し、得られたそれぞれの値に基づいて、R=V/Iの式により算出された抵抗Rについて1次元サンプリングベクトルを作成している。 In the present technology , the interelectrode voltage V and the current I are adopted as specific physical quantities, and based on the obtained values, a one-dimensional sampling vector for the resistance R calculated by the equation R = V / I. Have created.

これは、抵抗溶接における発熱原理が溶接時の電気抵抗で説明することができると共に、抵抗溶接において電気抵抗の役割が非常に大きく、溶接品質の不良の発生が、電気抵抗値に反映されるためである。   This is because the heat generation principle in resistance welding can be explained by the electrical resistance at the time of welding, and the role of electrical resistance in resistance welding is very large, and the occurrence of poor welding quality is reflected in the electrical resistance value. It is.

本発明に関連する第6の技術は、
スポット溶接中に溶接箇所の電極間電圧の時間的変化を物理量として測定する物理量測定部と、
前記物理量測定部が測定した前記電極間電圧の時間的変化を、所定の手順でリアルタイムにデジタル化されたサンプリングデータとする物理量デジタル化部と、
前記デジタル化されたサンプリングデータを用いて、所定の手順でリアルタイムにマハラノビス距離を計算するマハラノビス距離演算部と、
別途計算された評価基準となるスポット溶接におけるマハラノビス距離のデータから作成された下式に示す管理限界を閾値として、前記マハラノビス距離演算部により計算されたマハラノビス距離のデータを振り分け、前記閾値未満に含まれる前記マハラノビス距離のデータ量に基づき、当該溶接の品質を判定する品質判定部と
を有していることを特徴とするリアルタイム溶接品質判定装置である。
μ+3σ
μ:評価基準となるスポット溶接におけるマハラノビス距離のデータの平均値
σ:評価基準となるスポット溶接におけるマハラノビス距離のデータの標準偏差
The sixth technique related to the present invention is:
A physical quantity measuring unit for measuring a temporal change in the voltage between the electrodes of the welded spot as a physical quantity during spot welding;
A physical quantity digitizing unit that converts the temporal change of the interelectrode voltage measured by the physical quantity measuring unit into sampling data digitized in real time by a predetermined procedure;
Using the digitized sampling data, a Mahalanobis distance calculation unit that calculates the Mahalanobis distance in real time in a predetermined procedure;
Based on the control limit shown in the following formula created from Mahalanobis distance data in spot welding, which is a separately calculated evaluation standard, as a threshold, the Mahalanobis distance data calculated by the Mahalanobis distance calculation unit is sorted and included below the threshold A real-time welding quality judgment device comprising a quality judgment unit for judging the quality of the welding based on the data amount of the Mahalanobis distance.
μ + 3σ
μ: Average value of Mahalanobis distance data in evaluation spot welding σ: Standard deviation of Mahalanobis distance data in evaluation spot welding

相関がある特性値をパラメータとした統計処理において、マハラノビス距離を用いて評価する手法が知られている。このマハラノビス距離による評価は、2次元空間に配置した各点の距離を、相関を考慮した距離空間で求めて評価するものである。   In statistical processing using a characteristic value having a correlation as a parameter, a method of evaluating using the Mahalanobis distance is known. This evaluation based on the Mahalanobis distance is obtained by evaluating the distance between points arranged in a two-dimensional space in a metric space in consideration of the correlation.

具体的には、まず、第1の技術と同様に、溶接中の1打点における物理量を測定単位時間毎に測定して、リアルタイムにデジタル化してサンプリングデータとし、その後、各サンプリングデータについてマハラノビス距離を計算する。別途、評価基準となる溶接についても、同様に、マハラノビス距離を計算し(参照データ)、平均値μおよび標準偏差σを求める。その後、各種の統計手法で妥当な管理限界とされている3σ限界、即ち、μ+3σを閾値にして(マハラノビス距離は0以上の値であるため、μ+3σのみを使用する)、上記で得られた各サンプリングデータのマハラノビス距離を振り分ける。 Specifically, first, as in the first technique , a physical quantity at one hit point during welding is measured every measurement unit time, digitized in real time to obtain sampling data, and then the Mahalanobis distance is set for each sampling data. calculate. Separately, for welding as an evaluation standard, the Mahalanobis distance is similarly calculated (reference data) to obtain an average value μ and a standard deviation σ. Thereafter, the 3σ limit, which is a reasonable control limit in various statistical methods, that is, μ + 3σ is set as a threshold value (since the Mahalanobis distance is 0 or more, only μ + 3σ is used), each of the above obtained Sort the Mahalanobis distance of sampling data.

しかしながら、例えば、電圧と電流を物理量として測定し、マハラノビス距離を用いて品質判定を行ったところ、アーク溶接やTIG溶接の場合には、マハラノビス距離のサンプリングデータから溶接品質を適切に判定することができるものの、スポット溶接の場合には、求められたマハラノビス距離では電極消耗やナゲット形成状況を判定することができず、溶接品質を充分には判定することができないことが分かった。   However, for example, when voltage and current are measured as physical quantities and the quality is determined using the Mahalanobis distance, the welding quality can be appropriately determined from the sampling data of the Mahalanobis distance in the case of arc welding or TIG welding. However, in the case of spot welding, it was found that electrode consumption and nugget formation cannot be determined at the obtained Mahalanobis distance, and the welding quality cannot be sufficiently determined.

そこで、本発明者は、スポット溶接においてマハラノビス距離を用いて適切に品質判定を行うことができる新たな物理量について検討を行った。その結果、電極間電圧の時間的変化が溶接品質とより直接的に関連しており、この電極間電圧の時間的変化を物理量として測定し、測定された電極間電圧の時間的変化に対してマハラノビス距離を用いて適切な処理を行うことにより、電極消耗やナゲット形成状況を判定することができ、溶接品質を適切に判定できることを見出した。   In view of this, the present inventor has studied a new physical quantity capable of appropriately performing quality determination using the Mahalanobis distance in spot welding. As a result, the temporal change of the interelectrode voltage is more directly related to the welding quality. The temporal change of the interelectrode voltage is measured as a physical quantity, and the measured temporal change of the interelectrode voltage is measured. It has been found that by performing appropriate processing using the Mahalanobis distance, it is possible to determine electrode consumption and nugget formation status, and to appropriately determine welding quality.

本発明に関連する第7の技術は、
前記品質判定部は、前記閾値未満に含まれる前記マハラノビス距離のデータ量Nu、および全データ量Naに基づき、下式により溶接品質を求めて品質判定を行う
ことを特徴とする第6の技術に記載のリアルタイム溶接品質判定装置である。
溶接品質(%)=(Nu/Na)×100
The seventh technique related to the present invention is:
In the sixth technique , the quality determination unit obtains the welding quality by the following formula based on the data amount Nu of the Mahalanobis distance and the total data amount Na included below the threshold, and performs quality determination. It is a real-time welding quality judging device of statement.
Weld quality (%) = (Nu / Na) × 100

前記した通り、閾値未満に含まれるマハラノビス距離のデータ量(個数)が多ければ、良質の溶接が行われていると判定することができるため、全データ量に対する比率を溶接品質と定義することにより、定量的に品質判定を行うことができる。   As described above, if the data amount (number) of the Mahalanobis distance included below the threshold is large, it can be determined that good quality welding is being performed, so by defining the ratio to the total data amount as welding quality The quality can be determined quantitatively.

本発明に関連する第8の技術は、
前記物理量デジタル化部は、前記物理量測定部が測定した電極間電圧の時間的変化を、所定の手順でリアルタイムにデジタル化された電極間電圧と時間の2次元のサンプリングデータとし、
前記マハラノビス距離演算部は、前記物理量デジタル化部においてデジタル化された電極間電圧と時間との2次元のサンプリングデータに対して、時間軸に平行な直線を等間隔に引き、前記サンプリングデータと各直線との交点の個数を求めて微分データとすると共に、各直線以上の領域にある前記電極間電圧のデータ量の和を求めて積分データとし、前記微分データと前記積分データとから、リアルタイムにマハラノビス距離を計算する
ことを特徴とする第6の技術または第7の技術に記載のリアルタイム溶接品質判定装置である。
The eighth technique related to the present invention is:
The physical quantity digitizing unit uses the temporal change of the interelectrode voltage measured by the physical quantity measuring unit as two-dimensional sampling data of the interelectrode voltage and time digitized in real time by a predetermined procedure,
The Mahalanobis distance calculation unit draws straight lines parallel to the time axis at equal intervals with respect to the two-dimensional sampling data of the interelectrode voltage and time digitized by the physical quantity digitizing unit, The number of intersections with the straight line is obtained as differential data, and the sum of the data amount of the voltage between the electrodes in the area above each straight line is obtained as integral data, and the differential data and the integral data are used in real time. The real-time welding quality determination apparatus according to the sixth technique or the seventh technique , wherein the Mahalanobis distance is calculated.

前記したように、電極間電圧の時間的変化は溶接品質とより直接的に関連しており、測定された電極間電圧の時間的変化に基づき作成された電極間電圧と時間との2次元データ(電極間電圧波形)から得られた上記の微分データや積分データには、溶接品質を左右する波形の周波数に関する情報と振幅に関する情報およびこれらの分布に関する情報が含まれているため、これらのデータを用いて計算されたマハラノビス距離のデータを評価基準となるマハラノビス距離のデータと比較することにより、電極消耗やナゲット形成状況を判定することができ、高速にリアルタイムで溶接の品質を適切に判定することができる。   As described above, the temporal change of the interelectrode voltage is more directly related to the welding quality, and the two-dimensional data of the interelectrode voltage and the time created based on the temporal change of the measured interelectrode voltage. The above-mentioned differential data and integral data obtained from (electrode voltage waveform) contain information on the frequency and amplitude of the waveform that affects the welding quality, and information on their distribution. By comparing the Mahalanobis distance data calculated by using the Mahalanobis distance data, which is the evaluation standard, it is possible to determine the electrode wear and nugget formation status, and to determine the welding quality appropriately in real time at high speed. be able to.

即ち、前記した相関を考慮した微分−積分の2次空間に、溶接品質を左右する情報が含まれたデータを配置して、マハラノビス距離を計算し、その結果を、前記したように、μ+3σを閾値にして振り分けることにより、高速にリアルタイムで溶接の品質を適切に判定することができる。   That is, the data including information that influences the welding quality is arranged in the differential-integral secondary space in consideration of the above-described correlation, and the Mahalanobis distance is calculated, and the result is calculated as μ + 3σ as described above. By allocating the threshold value, it is possible to appropriately determine the quality of welding in real time at high speed.

なお、上記において、2次元データと各直線との交点の個数を微分データと表現しているのは、各直線との交点を時間軸との交点と解釈することができ、微分的特性を有するデータと見なすことができることによる。同様に、各直線以上の領域にある電極間電圧のデータ量の和を積分データと表現しているのは、電極間電圧のデータ量の和は面積と解釈することができ、時間に対する積分的特性を有するデータと見なすことができることによる。   In the above, the number of intersections between the two-dimensional data and each straight line is expressed as differential data. The intersection with each straight line can be interpreted as an intersection with the time axis and has a differential characteristic. Because it can be regarded as data. Similarly, the sum of the data amount of the interelectrode voltage in the area above each straight line is expressed as integral data. The sum of the data amount of the interelectrode voltage can be interpreted as an area, and is integral with time. This is because it can be regarded as data having characteristics.

そして、「時間軸に平行な直線」の本数は、一般的には500〜1500本程度が好ましい。   The number of “straight lines parallel to the time axis” is generally preferably about 500 to 1500.

また、評価基準となるマハラノビス距離のデータは、予め、模範となる打点を適宜サンプリングして作成すればよいが、スポット溶接は足踏スイッチを押すだけで一連の溶接工程が自動的に行われる自動溶接であるため、打点数を増加しても溶接品質の判定結果には殆ど差異はない。   In addition, Mahalanobis distance data, which serves as an evaluation standard, may be created in advance by appropriately sampling model points, but spot welding is an automatic process in which a series of welding processes are automatically performed by simply pressing the foot switch. Since it is welding, there is almost no difference in the judgment result of the welding quality even if the number of hit points is increased.

本発明に関連する第9の技術は、
第1の技術ないし第8の技術のいずれかに記載のリアルタイム溶接品質判定装置を用いてリアルタイムに溶接の品質を判定することを特徴とするリアルタイム溶接品質判定方法である。
The ninth technique related to the present invention is:
A real-time welding quality judgment method characterized in that the quality of welding is judged in real time using the real-time welding quality judgment device according to any one of the first to eighth techniques .

技術は、装置の発明である第1の技術ないし第8の技術のいずれかに記載の技術を、方法の技術として捉えたものである。 In the present technology , the technology described in any of the first to eighth technologies, which is an invention of the device, is regarded as a method technology .

本発明は上記の各技術に基づいてなされたものであり、請求項1に記載の発明は、  The present invention has been made on the basis of the above-described technologies, and the invention according to claim 1
抵抗溶接中に溶接箇所の溶接エネルギーに関係する物理量を測定する物理量測定部と、  A physical quantity measuring unit for measuring a physical quantity related to the welding energy of the welding part during resistance welding;
前記物理量測定部が測定した物理量を、所定の手順でリアルタイムにデジタル化されたサンプリングデータとする物理量デジタル化部と、  A physical quantity digitizing section that converts the physical quantity measured by the physical quantity measuring section into sampling data digitized in real time by a predetermined procedure;
前記デジタル化されたサンプリングデータを、当該溶接の条件に応じて、所定の手順でリアルタイムに1次元データとするサンプリングデータ1次元化部と、  A sampling data one-dimensionalization unit that converts the digitized sampling data into one-dimensional data in real time in a predetermined procedure according to the welding conditions;
前記サンプリングデータ1次元化部により1次元データとされたサンプリングデータを、所定の手順でリアルタイムに1次元のサンプリングベクトルとして表現するベクトル表現部と、  A vector expression unit for expressing the sampling data converted into one-dimensional data by the sampling data one-dimensionalization unit as a one-dimensional sampling vector in real time according to a predetermined procedure;
前記ベクトル表現部により表現された1次元のサンプリングベクトルと評価基準となるベクトルとの差の大きさを求め、前記評価基準となるベクトルの標準偏差に対する前記差の大きさの割合に基づき、当該溶接の品質を判定する品質判定部と  Obtaining the magnitude of the difference between the one-dimensional sampling vector expressed by the vector expression unit and the vector serving as the evaluation criterion, and based on the ratio of the magnitude of the difference with respect to the standard deviation of the vector serving as the evaluation criterion A quality judgment unit that judges the quality of
を有しており、Have
前記品質判定部は、  The quality judgment unit
前記1次元サンプリングベクトルをRt、前記評価基準となるベクトルをRs、前記標準偏差をSpとしたとき、  When the one-dimensional sampling vector is Rt, the evaluation standard vector is Rs, and the standard deviation is Sp,
前記Rt、Rs、Spの各々を、1からnまで時系列でn個に分け、  Each of Rt, Rs, and Sp is divided into n in time series from 1 to n,
以下に示す式により得られるD  D obtained by the following formula n の総和Dを、予め定められている許容基準値と比較することにより、当該溶接の品質を判定するThe quality of the welding is determined by comparing the sum D of the above with a predetermined allowable reference value.
ことを特徴とするリアルタイム溶接品質判定装置である。This is a real-time welding quality judgment device.
      D n =|(Rt= | (Rt n −Rs-Rs n )|/Sp) | / Sp n
(但し、Rt      (However, Rt n :1次元サンプリングベクトルRtのn番目のデータ: Nth data of one-dimensional sampling vector Rt
Rs              Rs n :前記評価基準となるベクトルRsのn番目のデータ: Nth data of the vector Rs serving as the evaluation criterion
Sp              Sp n :標準偏差Spのn番目のデータ): Nth data of standard deviation Sp)

また、請求項2に記載の発明は、  The invention according to claim 2
前記品質判定部は、  The quality judgment unit
前記1次元サンプリングベクトルRtのn番目のデータRt  N-th data Rt of the one-dimensional sampling vector Rt n について、溶接開始からの経過時間に応じた所定の分類を行い、For a specific classification according to the elapsed time from the start of welding,
前記D  D n に対して前記分類に対応した重み付けの係数を掛けることにより得られる重み付けされたDWeighted D obtained by multiplying the weighting coefficient corresponding to the classification by n の総和Dを、予め定められている許容基準値と比較することにより、当該溶接の品質を判定するThe quality of the welding is determined by comparing the sum D of the above with a predetermined allowable reference value.
ことを特徴とする請求項1に記載のリアルタイム溶接品質判定装置である。The real-time welding quality determination apparatus according to claim 1, wherein:

また請求項3に記載の発明は、  The invention according to claim 3
抵抗溶接機の電極が新しく交換されたことを認知する新電極認知部と、  A new electrode recognition unit that recognizes that the electrode of the resistance welder has been replaced,
前記新電極認知部から電極が新しく交換された通知を受けると、前記物理量測定部、前記物理量デジタル化部、前記サンプリングデータ1次元化部および前記ベクトル表現部に合わせた処理を行って、通知を受けた後の所定回数の溶接の際の電流と電圧から当該所定回数の溶接ごとの1次元のサンプリングベクトルを作成し、さらに作成した各1次元のサンプリングベクトルを基に評価基準となるベクトルを作成する評価基準ベクトル作成部と  Upon receiving notification that the electrode has been newly exchanged from the new electrode recognition unit, the physical quantity measurement unit, the physical quantity digitization unit, the sampling data one-dimensionalization unit, and the vector expression unit are processed in accordance with the notification. Creates a one-dimensional sampling vector for each predetermined number of welds from the current and voltage at the predetermined number of times after the welding, and then creates a vector as an evaluation criterion based on the created one-dimensional sampling vectors. An evaluation reference vector creation unit
を有し、Have
前記品質判定部は、  The quality judgment unit
前記所定回数以降の溶接の品質の判定に際して、前記評価基準ベクトル作成部が作成した評価基準となるベクトルを用いる  When determining the quality of welding after the predetermined number of times, a vector serving as an evaluation criterion created by the evaluation criterion vector creating unit is used.
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のリアルタイム溶接品質判定装置である。The real-time welding quality determination apparatus according to claim 1 or 2, wherein the apparatus is a real-time welding quality determination apparatus.

また、請求項4に記載の発明は、  The invention according to claim 4
前記物理量測定部は、電圧と電流を測定し、  The physical quantity measuring unit measures voltage and current,
前記物理量デジタル化部は、測定した電圧と電流を、溶接毎に、リアルタイムにデジタル化されたサンプリングデータとし、  The physical quantity digitizing unit uses the measured voltage and current as sampling data digitized in real time for each welding,
前記サンプリングデータ1次元化部は、デジタル化された電圧と電流についての2種類のサンプリングデータを、所定の手順でリアルタイムに抵抗に関する1次元データとする  The sampling data one-dimensionalization unit converts the two types of sampling data regarding the digitized voltage and current into one-dimensional data related to resistance in real time according to a predetermined procedure.
ことを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載のリアルタイム溶接品質判定装置である。The real-time welding quality judgment device according to any one of claims 1 to 3, wherein

また、請求項5に記載の発明は、  The invention according to claim 5
スポット溶接中に溶接箇所の電極間電圧の時間的変化を物理量として測定する物理量測定部と、  A physical quantity measuring unit for measuring a temporal change in the voltage between the electrodes of the welded spot as a physical quantity during spot welding;
前記物理量測定部が測定した前記電極間電圧の時間的変化を、所定の手順でリアルタイムにデジタル化されたサンプリングデータとする物理量デジタル化部と、  A physical quantity digitizing unit that converts the temporal change of the interelectrode voltage measured by the physical quantity measuring unit into sampling data digitized in real time by a predetermined procedure;
前記デジタル化されたサンプリングデータを用いて、所定の手順でリアルタイムにマハラノビス距離を計算するマハラノビス距離演算部と、  Using the digitized sampling data, a Mahalanobis distance calculation unit that calculates the Mahalanobis distance in real time in a predetermined procedure;
別途計算された評価基準となるスポット溶接におけるマハラノビス距離のデータから作成された下式に示す管理限界を閾値として、前記マハラノビス距離演算部により計算されたマハラノビス距離のデータを振り分け、前記閾値未満に含まれる前記マハラノビス距離のデータ量に基づき、当該溶接の品質を判定する品質判定部と  Based on the control limit shown in the following formula created from Mahalanobis distance data in spot welding, which is a separately calculated evaluation standard, as a threshold, the Mahalanobis distance data calculated by the Mahalanobis distance calculation unit is sorted and included below the threshold A quality determination unit for determining the quality of the welding based on the data amount of the Mahalanobis distance
を有しており、Have
前記物理量デジタル化部は、前記物理量測定部が測定した電極間電圧の時間的変化を、所定の手順でリアルタイムにデジタル化された電極間電圧と時間の2次元のサンプリングデータとし、  The physical quantity digitizing unit uses the temporal change of the interelectrode voltage measured by the physical quantity measuring unit as two-dimensional sampling data of the interelectrode voltage and time digitized in real time by a predetermined procedure,
前記マハラノビス距離演算部は、前記物理量デジタル化部においてデジタル化された電極間電圧と時間との2次元のサンプリングデータに対して、時間軸に平行な直線を等間隔に引き、前記サンプリングデータと各直線との交点の個数を求めて微分データとすると共に、各直線以上の領域にある前記電極間電圧のデータ量の和を求めて積分データとし、前記微分データと前記積分データとから、リアルタイムにマハラノビス距離を計算する  The Mahalanobis distance calculation unit draws straight lines parallel to the time axis at equal intervals with respect to the two-dimensional sampling data of the interelectrode voltage and time digitized by the physical quantity digitizing unit, The number of intersections with the straight line is obtained as differential data, and the sum of the data amount of the voltage between the electrodes in the area above each straight line is obtained as integral data, and the differential data and the integral data are used in real time. Calculate Mahalanobis distance
ことを特徴とするリアルタイム溶接品質判定装置である。This is a real-time welding quality judgment device.
μ+3σ    μ + 3σ
μ:評価基準となるスポット溶接におけるマハラノビス距離のデータの平均値        μ: Average value of Mahalanobis distance data in spot welding as the evaluation standard
σ:評価基準となるスポット溶接におけるマハラノビス距離のデータの標準偏差        σ: Standard deviation of Mahalanobis distance data in spot welding as an evaluation standard

また、請求項6に記載の発明は、  The invention according to claim 6
前記品質判定部は、前記閾値未満に含まれる前記マハラノビス距離のデータ量Nu、および全データ量Naに基づき、下式により溶接品質を求めて品質判定を行う  The quality determination unit performs quality determination by obtaining the welding quality by the following formula based on the data amount Nu of the Mahalanobis distance and the total data amount Na included below the threshold.
ことを特徴とする請求項5に記載のリアルタイム溶接品質判定装置である。The real-time welding quality determination apparatus according to claim 5, wherein:
溶接品質(%)=(Nu/Na)×100      Weld quality (%) = (Nu / Na) × 100

請求項7に記載の発明は、  The invention described in claim 7
請求項1ないし請求項6のいずれかに記載のリアルタイム溶接品質判定装置を用いてリアルタイムに溶接の品質を判定することを特徴とするリアルタイム溶接品質判定方法である。  A real-time welding quality judgment method characterized in that the quality of welding is judged in real time using the real-time welding quality judgment device according to any one of claims 1 to 6.

本発明においては、溶接中に欠陥が発生すればリアルタイムで欠陥の発生を発見する等、溶接中にリアルタイムで、簡便に品質を判定することが可能な技術を提供することができるため、溶接の品質の管理が大きく改善され、溶接の精度、作業効率、生産コスト等が大きく向上する。   In the present invention, if a defect occurs during welding, a technique capable of easily determining the quality in real time during welding, such as finding the occurrence of a defect in real time, can be provided. Quality control is greatly improved, and welding accuracy, work efficiency, production cost, etc. are greatly improved.

本発明の第1の実施の形態における処理の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the process in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態において、評価基準となるベクトルRsを準備する過程を示す図である。In the 1st Embodiment of this invention, it is a figure which shows the process of preparing vector Rs used as evaluation criteria. 本発明の第1の実施の形態において、溶接品質距離を求める過程を示す図である。It is a figure which shows the process of calculating | requiring a welding quality distance in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態において、溶接箇所の破断検査結果と対応する溶接品質距離との関係を示す図である。In the 1st Embodiment of this invention, it is a figure which shows the relationship between the fracture inspection result of a welding location, and the corresponding welding quality distance. スポット溶接時の電気の流れの推移を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically transition of the flow of the electricity at the time of spot welding. スポット溶接において、ナゲットが形成される様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that a nugget is formed in spot welding. スポット溶接における抵抗値の時間的変化と、変化そのものがケースにより相違することを示す図である。It is a figure which shows that the time change of the resistance value in spot welding and the change itself differ with cases. 本発明の第3の実施の形態における溶接箇所の破断検査結果と対応する溶接品質距離との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the welding inspection distance and the corresponding welding quality distance in the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施の形態で用いたスポット溶接機とその品質判定装置の構成を概念的に示す図である。It is a figure which shows notionally the structure of the spot welder and its quality determination apparatus which were used in the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施の形態における平均電圧の測定結果と捻り破断試験における結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of the average voltage in the 4th Embodiment of this invention, and the result in a twist fracture test. 本発明の第4の実施の形態において電圧と電流をパラメータとして溶接品質を求めた結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having calculated | required welding quality by making a voltage and an electric current into parameters in the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施の形態において電圧と電流をパラメータとしてマハラノビス距離の分布を求めた結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having calculated | required distribution of Mahalanobis distance by using a voltage and an electric current as a parameter in the 4th Embodiment of this invention. 軟鋼材のスポット溶接における電極間電圧の時間的な変化を概念的に示す図である。It is a figure which shows notionally the time change of the voltage between electrodes in the spot welding of a mild steel material. 本発明の第4の実施の形態において、51打点目と451打点目における電極間電圧の時間的な変化を概念的に示す図である。In the 4th Embodiment of this invention, it is a figure which shows notionally the temporal change of the voltage between electrodes in the 51st hit point and the 451th hit point. 本発明の第4の実施の形態において、電極間電圧の時間的な変化をパラメータとする溶接品質の判定方法を説明する図である。In the 4th Embodiment of this invention, it is a figure explaining the determination method of the welding quality which uses the time change of the voltage between electrodes as a parameter. 本発明の第4の実施の形態において、電極間電圧の時間的な変化をパラメータとして、51打点目と451打点目におけるマハラノビス距離の分布を求めた結果を示す図である。In the 4th Embodiment of this invention, it is a figure which shows the result of having calculated | required the distribution of the Mahalanobis distance in the 51st hitting point and the 451st hitting point using the temporal change of the voltage between electrodes as a parameter. 本発明の第4の実施の形態において、電極間電圧の時間的変化を用いたマハラノビス距離に基づき溶接品質を求めた結果を示す図である。In the 4th Embodiment of this invention, it is a figure which shows the result of having calculated | required welding quality based on the Mahalanobis distance using the time change of the voltage between electrodes.

以下、本発明を実施の形態に基づいて説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、以下の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。   Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments. Note that the present invention is not limited to the following embodiments. Various modifications can be made to the following embodiments within the same and equivalent scope as the present invention.

以下に示す第1〜第3の実施の形態は、自動車の製造ライン等で行なわれている抵抗溶接を用いたスポット溶接において、複数の物理量として電流と電圧の2種を測定し、測定した2種の物理量のデータをリアルタイムで処理して1次元のサンプリングベクトル(抵抗)を作成し、作成したベクトルと評価基準となるベクトルを、評価基準となるベクトルの標準偏差を用いた演算を含む所定の手順で比較し、リアルタイムの品質判定を行うものである。   In the first to third embodiments shown below, in spot welding using resistance welding performed in an automobile production line or the like, two types of current and voltage were measured as a plurality of physical quantities, and measured 2 A one-dimensional sampling vector (resistance) is generated by processing data of physical quantities of seeds in real time, and the generated vector and a vector serving as an evaluation criterion are calculated using a predetermined deviation including a standard deviation of the vector serving as an evaluation criterion. The comparison is made by the procedure, and the real-time quality judgment is performed.

(第1の実施の形態)
図1に、本第1の実施の形態における処理の概略を示す。図1において、10は物理量測定部であり、20は物理量デジタル化部であり、30はサンプリングデータ1次元化部およびベクトル表現部であり、40は品質判定部である。
(First embodiment)
FIG. 1 shows an outline of processing in the first embodiment. In FIG. 1, 10 is a physical quantity measurement unit, 20 is a physical quantity digitization unit, 30 is a sampling data one-dimensionalization unit and vector expression unit, and 40 is a quality judgment unit.

1.1次元サンプリングベクトルの作成
最初に、物理量測定部10において、スポット溶接中の1打点について所定の時系列間隔で、電流と電圧をアナログデータとして測定し、その後、物理量デジタル化部20において、物理量測定部10が測定した電流Aと電圧Vの連続したデータをデジタル化する。
1.1 Creation of Dimensional Sampling Vector First, the physical quantity measuring unit 10 measures current and voltage as analog data at a predetermined time series interval for one spot during spot welding, and then the physical quantity digitizing unit 20 The continuous data of the current A and the voltage V measured by the physical quantity measuring unit 10 is digitized.

次に、サンプリングデータ1次元化部およびベクトル表現部30において、デジタル化された電流Aと電圧Vを用いて抵抗Rを、R=V/Aの式により算出して、各時系列の1次元サンプリングデータとした後、スポット溶接中の1打点における抵抗について1次元のサンプリングベクトルRtを作成する。   Next, in the sampling data one-dimensionalization unit and the vector expression unit 30, the resistance R is calculated using the digitized current A and voltage V by the equation R = V / A, and one-dimensional of each time series. After obtaining the sampling data, a one-dimensional sampling vector Rt is created for the resistance at one spot during spot welding.

2.溶接品質の判定
次に、品質判定部40において、作成された1次元のサンプリングベクトルRtと、予め作成された評価基準となるベクトルRs(標準偏差Sp)との差(Rt−Rs)の大きさ|(Rt−Rs)|のSpに対する比率D(溶接品質距離)を求め、その大きさを予め定められた許容値と比較して、溶接品質の判定を行う。
2. Determination of Welding Quality Next, in the quality determination unit 40, the magnitude of the difference (Rt−Rs) between the created one-dimensional sampling vector Rt and the vector Rs (standard deviation Sp) that is a previously created evaluation criterion. A ratio D (welding quality distance) of | (Rt−Rs) | to Sp is obtained, and the magnitude is compared with a predetermined allowable value to determine the welding quality.

図2は、評価基準となるベクトルRsを準備する過程を示す図である。図2においては、模範となる打点として4つの打点を選択し、各打点に対応するベクトルRs(1)〜Rs(4)を得ている。そして、各ベクトルは、時系列で、1、2、・・・、n、・・、10と10個のデータに分けられている。   FIG. 2 is a diagram illustrating a process of preparing a vector Rs serving as an evaluation criterion. In FIG. 2, four hit points are selected as model hit points, and vectors Rs (1) to Rs (4) corresponding to the hit points are obtained. Each vector is divided in time series into 1, 2,..., N,.

そして、標準偏差Spは、Rs(1)〜Rs(4)各々のn番目のデータから得られた標準偏差Sp、即ちSp=Spで示すことができる。また、Rsは、Rs(1)〜Rs(4)各々のn番目のデータを単純平均したRs、即ちRs=Rsで示すことができる。 Then, the standard deviation Sp is, Rs (1) n ~Rs ( 4) n obtained from each of the n-th data standard deviation Sp n, can be represented by words Sp = Sp n. Further, Rs is, Rs (1) n ~Rs ( 4) n each n-th Rs n which data are simply averaged, that is, represented by Rs = Rs n.

以上により準備されたRsおよびSpと、同様に1からnまで時系列でn個に分けられたRtとを用いて(図3参照)、以下の手順により、溶接品質の判定が行われる。   Using Rs and Sp prepared as described above and Rt divided into n pieces in time series from 1 to n (see FIG. 3), the welding quality is determined by the following procedure.

まず、Rt、Rs、Sp各々のn番目のデータに基づいて、溶接品質距離Dのn番目のデータの大きさDを以下の式を用いて求める。
=|(Rt−Rs)|/Sp
First, based on the nth data of each of Rt, Rs, and Sp, the magnitude Dn of the nth data of the welding quality distance D is obtained using the following equation.
D n = | (Rt n −Rs n ) | / Sp n

得られたDの総和が溶接品質距離Dであり(D=ΣD)、予め定められている許容基準値と比較することにより、溶接の品質が判定される。 The total sum of D n obtained is the welding quality distance D (D = ΣD n ), and the quality of welding is determined by comparing with a predetermined allowable reference value.

上記の処理は、前記したように、実質的に正規化と同等の結果をもたらす処理であるため、本実施の形態においては、途中の処理段階で正規化処理を行う必要がない。また、多次元化、次元縮退等の複雑な処理も不要であるため、より簡便でありながら、溶接品質についての正確な判定を行うことができる。   As described above, since the above-described process is a process that produces a result substantially equivalent to normalization, in the present embodiment, it is not necessary to perform the normalization process at an intermediate process stage. In addition, since complicated processing such as multi-dimensionalization and dimensional reduction is not required, it is possible to make an accurate determination of welding quality while being simpler.

図4に、多数のスポット溶接を行った後、当該溶接箇所の破断検査を行い、対応する溶接品質距離Dとの関係を調べた結果を示す。なお、このときの溶接条件は、ドーム型φ6R40の電極を使用し、電流8.5kAの直流電源で1分当たり5秒の通電、即ち、1/12秒の溶接時間で行った。また、母材としては、JAC270Dの鋼板(厚さ0.7mm)を用いた。   FIG. 4 shows a result of performing a break inspection of the welded portion after performing a large number of spot weldings and examining a relationship with a corresponding welding quality distance D. The welding conditions at this time were dome-shaped φ6R40 electrodes, energized for 5 seconds per minute with a direct current power source of 8.5 kA, that is, a welding time of 1/12 seconds. As the base material, a JAC270D steel plate (thickness 0.7 mm) was used.

図4において、左の縦軸は破断径(mm)であり、右の縦軸は溶接品質距離Dであり、横軸は打点数(時系列で並べたスポット溶接箇所の順番)である。上部に示す□、●、■からなる線は破断径を示す。この内、□は溶接箇所の母材(ベースメタル)が破断したこと(B破断)を示している。そして、●は溶接箇所がせん断破壊したこと(S破断)を示し、■はリングナゲット(ナゲットの中心部は溶け込んでいない)であることを示している。   In FIG. 4, the left vertical axis is the fracture diameter (mm), the right vertical axis is the welding quality distance D, and the horizontal axis is the number of striking points (the order of spot welding points arranged in time series). The line consisting of □, ●, and ■ shown at the top indicates the fracture diameter. Among these, □ indicates that the base metal (base metal) of the welded portion was broken (B fracture). The black circle indicates that the welded portion has undergone shear fracture (S fracture), and the solid square indicates a ring nugget (the center portion of the nugget is not melted).

また、下部に示す線は溶接品質距離を示す。   Also, the line shown at the bottom shows the weld quality distance.

図4より、この場合には、打点数が7000を少し超えた辺りから、溶接品質距離が大きくばらついて乱れが生じていることが分かり、この時点で溶接作業を停止して、電極を取り換えるなどの対応をする必要があることが分かる。   From FIG. 4, in this case, it can be seen that the welding quality distance varies greatly from around the point where the number of hit points slightly exceeds 7000, and the turbulence occurs. At this point, the welding operation is stopped and the electrode is replaced. It is understood that it is necessary to deal with.

このように、リアルタイムに適切な基準で、溶接品質を正確にチェックすることができるため、従来のように、タガネによる打音で電極交換のタイミングを図るという個人のスキルに頼ることなく、リアルタイムに、簡便かつ確実に電極交換のタイミングを図ることができる。   In this way, it is possible to accurately check the welding quality with an appropriate standard in real time, so that it does not rely on the individual skill of timing the electrode replacement by hitting with a chisel as in the past, in real time. Thus, the timing of electrode replacement can be achieved simply and reliably.

なお、本発明のリアルタイム溶接品質判定装置を用いた溶接のリアルタイムでの品質の判定を行う最中に得られたデータや、あるいは実際の使用において新たに得られたデータをデータベースとして蓄積し、それ以降の溶接のリアルタイムでの品質の判定に利用するようにしても良い。   The data obtained during the real-time welding quality judgment using the real-time welding quality judgment device of the present invention or the data newly obtained in actual use is stored as a database. You may make it utilize for the determination of the quality of subsequent welding in real time.

(第2の実施の形態)
本第2の実施の形態は、溶接品質の評価に際して、溶接開始からの時間について重み付けを行う点が、前記第1の実施の形態と異なる。
(Second Embodiment)
The second embodiment is different from the first embodiment in that weighting is performed on the time from the start of welding when evaluating the welding quality.

図5〜7を参照しつつ、本第2の実施の形態における着目点を説明する。   Points of interest in the second embodiment will be described with reference to FIGS.

図5は、スポット溶接時の電気の流れの推移を模式的に示す図であり、上段はスポット溶接の構成の概略を示す図であり、80は電極、90は母材を示しており、98はスポット溶接部を示している。そして、図5の下段はスポット溶接部98を拡大して、スポット溶接時における電気の流れを示す図であり、左図はスポット溶接を開始した時、右図は定常状態となった時の状態を示しており、99は母材90表面の粗さを示す空洞である。   FIG. 5 is a diagram schematically showing the transition of the flow of electricity during spot welding, in which the upper stage is a diagram showing the outline of the configuration of spot welding, 80 is an electrode, 90 is a base material, and 98 Indicates a spot weld. The lower part of FIG. 5 is an enlarged view of the spot welded portion 98 and shows the flow of electricity at the time of spot welding. The left figure shows the state when the spot welding is started, and the right figure shows the state when the steady state is reached. 99 is a cavity indicating the roughness of the surface of the base material 90.

図5の下段左図に示すように、スポット溶接を開始した時点では、上下の母材90表面には粗さが残っており、空洞99があるため、相互の接触が不均一となり、電気の流れが大きく乱れて大きな抵抗値を示す。一方、定常状態になれば、下段右図に示すように、相互の接触が均一となるため、電気の流れが安定し小さな抵抗値を示す。   As shown in the lower left diagram of FIG. 5, when spot welding is started, the surface of the upper and lower base materials 90 remains rough, and there is a cavity 99, so that the mutual contact becomes uneven, The flow is greatly disturbed and shows a large resistance value. On the other hand, in the steady state, as shown in the lower right diagram, since the mutual contact becomes uniform, the flow of electricity becomes stable and shows a small resistance value.

このとき、母材90は、図6に示すように、上下の電極80に挟まれた箇所95から96、97と、順に外周側に溶けていき、当該箇所の通電終了と共に固化してナゲットが形成される。   At this time, as shown in FIG. 6, the base material 90 is melted in the order from the portions 95 to 96 and 97 sandwiched between the upper and lower electrodes 80, and solidifies with the end of energization of the portions to form the nugget. It is formed.

図7は、スポット溶接における抵抗値の時間的変化と、変化そのものがケースにより相違することを示す図である。図7において、縦軸は抵抗を示し、横軸は経過時間を示す。図7より、スポット溶接開始時の抵抗は極めて大きく、またケースによるばらつきも比較的大きく、定常状態に入った後では略一定となることが分かる。また、定常状態に入った後でも、場合によっては例えば終了近くに変化があることが分かる。   FIG. 7 is a diagram illustrating a temporal change in resistance value in spot welding and a difference itself depending on the case. In FIG. 7, the vertical axis represents resistance, and the horizontal axis represents elapsed time. From FIG. 7, it can be seen that the resistance at the start of spot welding is extremely large, and the variation depending on the case is relatively large, and becomes substantially constant after entering a steady state. In addition, even after entering the steady state, it can be seen that there is a change near the end in some cases.

このため、スポット溶接の良否を判定するに際しては、当該溶接全体にわたって均等に採取したデータをそのままに評価に用いるのではなく、例えば、溶接開始直後のグループ、その後の定常時の前半のグループ、同じく後半のグループに3分割するなど、溶接全体をその経過時間に応じてグループ分けを行い、さらに各グループのデータに重み付けを行うことにより、より正確な判定を得ることができる。   For this reason, when determining the quality of spot welding, the data collected evenly over the entire welding is not used for the evaluation as it is, for example, the group immediately after the start of welding, the first group in the subsequent steady state, More accurate determination can be obtained by dividing the entire weld into groups according to the elapsed time, such as dividing into three groups in the latter half, and further weighting the data of each group.

(第3の実施の形態)
本第3の実施の形態は、評価基準となるベクトルをリアルタイム溶接品質判定装置自らが作り出す形態に関する。
(Third embodiment)
The third embodiment relates to a mode in which a real-time welding quality determination apparatus itself creates a vector that serves as an evaluation criterion.

スポット溶接における品質不良の原因の多くは、電極の消耗であるため、電極交換直後の溶接が不良となる確率は少ない。   Many of the causes of quality defects in spot welding are electrode wear, so there is little probability that welding immediately after electrode replacement will be defective.

また、電極交換直後の溶接開始時には、作業者は、交換が適切になされたか否かを確認すると共に、交換後の溶接機全体の作動をも監視して、異常を認めれば即座に溶接装置を停止して、必要な整備を行うことが通常行われており、この面からも、電極交換直後の溶接が不良となる確率は少ない。   Also, at the start of welding immediately after electrode replacement, the operator shall check whether the replacement has been made properly, and also monitor the operation of the entire welder after replacement, and immediately check the welding equipment if an abnormality is found. It is usually performed to stop and perform necessary maintenance. Also from this aspect, there is little probability that the welding immediately after the electrode replacement will be defective.

そこで、本第3の実施の形態では、最初の3箇所のスポット溶接の品質は良好なものとし、その3箇所についてのベクトル表現部により表現された1次元のサンプリングベクトルを算術平均して評価基準となるベクトルとし、その後のスポット溶接の品質の評価に用いる。   Therefore, in the third embodiment, the quality of the first three spot welding is assumed to be good, and the evaluation standard is obtained by arithmetically averaging the one-dimensional sampling vectors expressed by the vector expression unit for the three positions. And is used to evaluate the quality of subsequent spot welding.

本第3の実施の形態のリアルタイム溶接品質判定装置においては、新たに、電極の交換を認知する新電極認知部と、最初の3箇所のスポット溶接における1次元のサンプリングベクトルを基に評価基準となるベクトルを作成する評価基準ベクトル作成部とを有している。   In the real-time welding quality determination apparatus of the third embodiment, a new electrode recognition unit that recognizes electrode replacement and an evaluation standard based on a one-dimensional sampling vector in the first three spot weldings And an evaluation reference vector creation unit for creating a vector.

新電極認知部が電極の交換を認知すると、評価基準ベクトル作成部が、最初の3箇所のスポット溶接について、物理量測定部、物理量デジタル化部、サンプリングデータ1次元化部およびベクトル表現部に合わせた処理を行って、新たな評価基準ベクトルを作成する。   When the new electrode recognition unit recognizes the replacement of the electrodes, the evaluation reference vector creation unit adjusts the physical quantity measurement unit, the physical quantity digitization unit, the sampling data one-dimensionalization unit, and the vector expression unit for the first three spot weldings. Processing is performed to create a new evaluation reference vector.

新たな評価基準ベクトルを作成した後は、この評価基準ベクトルに従って溶接品質の判定を行う。   After creating a new evaluation standard vector, the welding quality is determined according to this evaluation standard vector.

図8に、多数のスポット溶接を行った後、本第3の実施の形態に基づき、当該溶接箇所の破断検査を行い、対応する溶接品質距離との関係を調べた結果を示す。このときの溶接条件は、ドーム型φ6R40の電極を使用し、電流6.2kAの交流電源で13cycle@60Hzの通電時間、150kgfの加圧で行った。   FIG. 8 shows the result of performing a break inspection of the welded part and examining the relationship with the corresponding weld quality distance based on the third embodiment after performing many spot welds. Welding conditions at this time were performed using a dome-shaped φ6R40 electrode with an AC power supply of current 6.2 kA and a power supply time of 13 cycles @ 60 Hz and a pressure of 150 kgf.

図8より、本実施例の場合、打点数が200以下では溶接品質距離が小さく、打点数が1600を超えた辺りから溶接品質距離が急激に上昇していることが分かる。   As can be seen from FIG. 8, in the case of this example, the welding quality distance is small when the number of hit points is 200 or less, and the weld quality distance increases rapidly from the vicinity where the number of hit points exceeds 1600.

(第4の実施の形態)
本第4の実施の形態は、マハラノビス距離を用いてスポット溶接の品質を判定することに関する。なお、以下においては、スポット溶接の具体的な実験例として、GA材の2枚重ね溶接を挙げて説明する。
(Fourth embodiment)
The fourth embodiment relates to determining the quality of spot welding using the Mahalanobis distance. In the following, as a specific experimental example of spot welding, two-layer lap welding of GA material will be described.

最初に、電圧と電流を物理量としてマハラノビス距離を用いて品質判定を行った場合、溶接品質を充分には判定することができないことについて説明する。   First, it will be described that the welding quality cannot be sufficiently determined when the quality determination is performed using the Mahalanobis distance with the voltage and current as physical quantities.

図9に、本実験に用いたスポット溶接機とその品質判定装置の構成を概念的に示す。図9において、1は電源の加圧方式がサーボ式の直流定置型スポット溶接機、2はトロイダルコイル、3は電極間電圧および溶接電流を測定するウエルドモニター(ミヤチテクノス製、MG3)、4はウエルドモニター3において測定された電極間電圧および溶接電流に基づき処理を行うPC(パーソナルコンピュータ)である。なお、ウエルドモニター3による電極間電圧の測定は被溶接材を挟む両電極チップを用いて、また、溶接電流の測定はトロイダルコイル2を用いて、サンプリング間隔0.38msで行った。   FIG. 9 conceptually shows the configuration of the spot welder and its quality judgment device used in this experiment. In FIG. 9, 1 is a direct current spot welding machine with a servo-type pressurizing method of the power source, 2 is a toroidal coil, 3 is a weld monitor for measuring the voltage between electrodes and welding current (Miyachi Technos, MG3), 4 is This is a PC (Personal Computer) that performs processing based on the interelectrode voltage and welding current measured in the weld monitor 3. In addition, the measurement of the voltage between electrodes by the weld monitor 3 was performed by using both electrode tips sandwiching the material to be welded, and the measurement of the welding current was performed by using the toroidal coil 2 at a sampling interval of 0.38 ms.

そして、GA材としては厚さ0.7mmのJAC270D材2枚を用い、2.5kNの押圧力でスポット溶接を行った。このとき、電極チップ先端の形状はDR形(6mmφ、40R)、各スポットの通電時間は25サイクル、通電電流は10.0kAとした。また、サンプリング頻度は50打点毎に2打点とした。   Then, as the GA material, two 0.7 mm thick JAC270D materials were used, and spot welding was performed with a pressing force of 2.5 kN. At this time, the shape of the tip of the electrode tip was DR type (6 mmφ, 40R), the energization time of each spot was 25 cycles, and the energization current was 10.0 kA. In addition, the sampling frequency was set to 2 points for every 50 points.

別途、溶接部材の捻り破断試験を行い、破断径(mm)を測定すると共に、破断状況を確認した。なお、破断径の測定は溶接部に対して短径と長径の2箇所で測定を行い、その平均値を破断径とした。   Separately, a torsional fracture test of the welded member was performed, the fracture diameter (mm) was measured, and the fracture status was confirmed. Note that the fracture diameter was measured at two locations of the minor axis and the major axis with respect to the welded portion, and the average value was taken as the fracture diameter.

図10に、スポット溶接における平均電圧の測定結果と捻り破断試験における結果を示す。図10において、横軸は打点(最初のスポット溶接から数えた打点数)であり、○印と●印は破断径(mm)、■印は平均電圧(V)を示している。また、破断状況は、○印が母材の破断を、●印が溶接箇所の破断を示している。   In FIG. 10, the measurement result of the average voltage in spot welding and the result in a twist fracture test are shown. In FIG. 10, the abscissa indicates the striking point (the number of striking points counted from the first spot welding), the ◯ and ● marks indicate the fracture diameter (mm), and the ■ mark indicates the average voltage (V). In addition, as for the breaking condition, a circle indicates a fracture of the base material, and a circle indicates a fracture at the welded portion.

図10より、400〜900打点付近においては、充分なナゲットが形成されず、破断径が低下すると共に、破断状況が母材の破断から溶接箇所の破断に変化していることが分かる。これは、400打点付近で電極先端の一部が軟化、変質して電極先端が円状からリング状に変形しているためと考えられる。   From FIG. 10, it can be seen that in the vicinity of 400 to 900 striking points, a sufficient nugget is not formed, the fracture diameter decreases, and the fracture condition changes from fracture of the base material to fracture of the welded portion. This is presumably because a part of the electrode tip softens and changes in the vicinity of 400 hit points and the electrode tip is deformed from a circular shape to a ring shape.

また、900打点以降においては、ナゲットの形成が回復して、破断径が上昇すると共に、破断状況も母材の破断となり、良好な溶接が得られていることが分かる。このように900打点以降において良好な溶接が得られたのは、溶接を繰返すことにより電極先端の形状が再形成されて電極の状態がやや回復して、ナゲットが形成されやすくなったためと考えられる。   In addition, after the 900 striking points, it can be seen that the formation of the nugget is recovered, the fracture diameter is increased, and the fracture condition is the fracture of the base material, so that good welding is obtained. The reason why good welding was obtained after 900 points in this way is considered to be that the shape of the electrode tip was re-formed by repeating welding, and the state of the electrode was somewhat recovered, so that nuggets were easily formed. .

次に、第1の実施の形態と同様に測定された物理量(電圧と電流)をパラメータとしてマハラノビス距離を求め、評価基準となる参照データの平均値μと標準偏差σとから作成された閾値μ+3σとの比較から当該溶接における溶接品質を算出した。結果を図11に示す。図11に示すように、電圧と電流をパラメータとした場合、300打点付近でやや低下しているものの、その他の打点では98%前後で推移しており、図10に示す破断径の変化とは対応していない。この結果より、パラメータが電圧と電流の場合には、マハラノビス距離を用いてナゲット形成の差異を判定することができず、溶接箇所の溶接の品質を充分には判定できていないことが分かる。   Next, the Mahalanobis distance is obtained using the measured physical quantities (voltage and current) as parameters in the same manner as in the first embodiment, and the threshold value μ + 3σ created from the average value μ and the standard deviation σ of reference data serving as an evaluation standard. From the comparison, the welding quality in the welding was calculated. The results are shown in FIG. As shown in FIG. 11, when voltage and current are used as parameters, although it is slightly decreased near the 300 hit points, the other hit points have moved around 98%. What is the change in fracture diameter shown in FIG. 10? Not supported. From this result, it can be seen that when the parameters are voltage and current, the difference in nugget formation cannot be determined using the Mahalanobis distance, and the quality of the weld at the welded part cannot be determined sufficiently.

これは、ナゲットの形成状況が明らかに異なる、例えば、良好な破断径が得られた51打点目(図10左側の矢印)と、電極消耗による破断径の減少が生じた451打点目(図10右側の矢印)におけるマハラノビス距離を見た場合、図12に示すように、上段(1)の51打点目と下段(2)の451打点目で殆ど差異がないためである。   This is because the nugget formation state is clearly different, for example, the 51st spot (an arrow on the left side of FIG. 10) where a good fracture diameter was obtained, and the 451th spot (FIG. 10) where the fracture diameter decreased due to electrode consumption. This is because, when the Mahalanobis distance in the right arrow) is viewed, there is almost no difference between the 51st spot in the upper row (1) and the 451 spot in the lower row (2), as shown in FIG.

次に、電極間電圧の時間的変化を物理量としてマハラノビス距離を用いて品質判定を行った場合、溶接品質を適切に判定できることについて説明する。   Next, it will be described that the welding quality can be appropriately determined when the quality determination is performed using the Mahalanobis distance with the temporal change of the interelectrode voltage as a physical quantity.

本発明者は、前記したように、電圧と電流に替わる物理量として、溶接品質とより直接的に関連している電極間電圧の時間的変化に着目した。図13は、前記したJAC270Dなどの軟鋼板のスポット溶接において測定された電極間電圧の時間的変化を概念的に示す図であり、縦軸は電極間電圧(V)であり、横軸は時間(ms)である。   As described above, the inventor of the present invention paid attention to the temporal change of the interelectrode voltage that is more directly related to the welding quality as the physical quantity instead of the voltage and the current. FIG. 13 is a diagram conceptually showing a temporal change in the interelectrode voltage measured in spot welding of the mild steel plate such as JAC270D described above, the vertical axis is the interelectrode voltage (V), and the horizontal axis is the time. (Ms).

図13において、AB間は接触抵抗発熱によって接触抵抗が増大したことを示している。そして、BC間は接触面の微小凸部が接触抵抗発熱により溶融して接触抵抗が消滅したことを示している。また、CD間は通電部分の抵抗発熱による温度上昇で抵抗が増大しているが、ナゲットが形成され始めていることを示している。ナゲットが形成され始めると、電流通路が広くなる一方、溶接部の温度上昇は飽和するため、D点からは抵抗が減少し始め、電極間電圧が低下し始める。ナゲットはDE間で急速に拡大し、FG間でナゲットの成長が飽和する。そして、G点以降はコロナボンドの面積拡大により、電流密度が低下し、通電中にも拘わらず溶接部の温度はむしろ下降気味になることを示している。   In FIG. 13, between AB, it has shown that contact resistance increased by contact resistance heat_generation | fever. And between BC, it has shown that the minute convex part of the contact surface melt | dissolved by contact resistance heat_generation | fever, and contact resistance disappeared. In addition, although the resistance increases due to a temperature rise due to resistance heat generation at the energized portion between the CDs, it shows that nuggets are starting to be formed. When the nugget starts to be formed, the current path becomes wide, while the temperature rise of the welded portion is saturated, so that the resistance starts decreasing from the point D and the voltage between the electrodes starts to decrease. Nuggets expand rapidly between DEs and saturate nugget growth between FGs. After the point G, the current density is reduced due to the expansion of the corona bond area, and the temperature of the welded part is rather lowered despite the energization.

そして、上記電極間電圧の時間的な変化(電極間電圧波形)は、例えば、図14に示すように、51打点目(前記したように、良好な破断径が得られ溶接品質は良)と451打点目(前記したように、破断径の減少が生じ溶接品質は不良)とにおける電極間電圧波形に明らかに差異が認められるため、電極間電圧の時間的な変化を物理量として測定することにより、溶接箇所の溶接の品質を適切に判定できることが分かる。   And the change with time (voltage waveform between electrodes) of the above-mentioned interelectrode voltage is, for example, as shown in FIG. 14, at the 51st point (as described above, a good fracture diameter is obtained and the welding quality is good). Since there is a clear difference in the voltage waveform between the electrodes at the 451st point (as described above, the weld diameter is reduced and the welding quality is poor), the temporal change in the voltage between the electrodes is measured as a physical quantity. It can be seen that the quality of the weld at the weld location can be determined appropriately.

次に、上記で測定された電極間電圧の時間的な変化に基づき、マハラノビス距離を用いて溶接品質を判定する具体的な方法につき、図15を用いて説明する。なお、図15は、ある打点における電極間電圧の時間的な変化を示す電極間電圧波形である。   Next, a specific method for determining the welding quality using the Mahalanobis distance based on the temporal change in the interelectrode voltage measured above will be described with reference to FIG. FIG. 15 is an interelectrode voltage waveform showing temporal changes in the interelectrode voltage at a certain point.

まず、この電極間電圧波形に対して、時間軸に平行なp本の直線を等間隔に引く。次に、各直線が電極間電圧波形と交わる交点の個数を求め、微分データとする。また、各直線以上の領域にある電極間電圧のデータ量の和を求めて積分データとする。   First, p straight lines parallel to the time axis are drawn at equal intervals with respect to the voltage waveform between the electrodes. Next, the number of intersections at which each straight line intersects the interelectrode voltage waveform is obtained and used as differential data. In addition, the sum of the data amount of the voltage between the electrodes in the area of each straight line or more is obtained as integrated data.

次に、得られた微分データおよび積分データに基づき、当該溶接におけるマハラノビス距離を求める。そして、予め溶接品質が良と判定された打点(例えば、51打点)におけるマハラノビス距離との関係から溶接品質を算出する。具体的には、51打点におけるマハラノビス距離の全データから平均値μおよび標準偏差σを求め、μ+3σを閾値にして上記で得られた各マハラノビス距離を振り分ける。そして、下式に示すように、閾値未満に含まれるマハラノビス距離のデータ量(個数)Nuの51打点におけるマハラノビス距離の全データ量(個数)Naに対する比率を求めて溶接品質とする。
溶接品質(%)=(Nu/Na)×100
Next, the Mahalanobis distance in the welding is obtained based on the obtained differential data and integral data. Then, the welding quality is calculated from the relationship with the Mahalanobis distance at the spot (for example, 51 spot) for which the welding quality is determined to be good in advance. Specifically, the average value μ and the standard deviation σ are obtained from all the data of the Mahalanobis distance at 51 hit points, and each Mahalanobis distance obtained as described above is assigned with μ + 3σ as a threshold value. Then, as shown in the following equation, the ratio of the Mahalanobis distance data amount (number) Nu included in less than the threshold to the total data amount (number) Na of the Mahalanobis distance at 51 strokes is determined as the welding quality.
Weld quality (%) = (Nu / Na) × 100

図16に、図12と同様に、51打点(溶接品質:良)および451打点目(溶接品質:不良)において得られたマハラノビス距離を示す。なお、図16においては、各打点における電極間電圧波形に対して1000本の直線を引いてマハラノビス距離を求めた。図16に示すように、電極間電圧の時間的変化を用いた場合には、図12と異なり、上段(1)の51打点目と下段の(2)451打点目とでは大きな差異が認められる。そして、この結果から、電極間電圧の時間的変化に基づくマハラノビス距離を用いることにより、溶接品質の良、不良を適切に判定できることが分かる。   FIG. 16 shows the Mahalanobis distance obtained at the 51th spot (welding quality: good) and the 451th spot (welding quality: poor), as in FIG. In FIG. 16, the Mahalanobis distance was obtained by drawing 1000 straight lines with respect to the voltage waveform between the electrodes at each dot. As shown in FIG. 16, when the temporal change in the voltage between the electrodes is used, a large difference is recognized between the 51st spot in the upper stage (1) and the second (451) spot in the lower stage, unlike FIG. . From this result, it can be seen that by using the Mahalanobis distance based on the temporal change of the interelectrode voltage, it is possible to appropriately determine whether the welding quality is good or bad.

各打点における溶接品質を、電極間電圧の時間的変化を用いたマハラノビス距離に基づき算出した結果を図17に示す。そして、図17と図10を対比させると、451打点目での破断径の減少に対し溶接品質が60%付近まで低下する一方、851打点目以降での破断径の増加に対して溶接品質が80〜90%程度まで増加しており、破断状況の変化と溶接品質の変化とが良く対応していることが分かる。また、ナゲットが形成されなかった1351、1551打点目においては、溶接品質が50%付近まで低下しており、判定結果がナゲット形成の差異を表していることが分かる。   FIG. 17 shows the result of calculating the welding quality at each spot based on the Mahalanobis distance using the temporal change in the interelectrode voltage. When comparing FIG. 17 and FIG. 10, the weld quality decreases to near 60% with respect to the decrease in the fracture diameter at the 451th hit point, while the weld quality increases with respect to the increase in the fracture diameter after the 851th hit point. It has increased to about 80-90%, and it turns out that the change of a fracture condition and the change of welding quality respond | correspond well. In addition, at the 1351st and 1551th striking points where no nugget was formed, the welding quality was reduced to around 50%, and it can be seen that the determination result represents the difference in nugget formation.

以上のように、電極間電圧の時間的変化を用いてマハラノビス距離を求めることにより、スポット溶接であっても、電極消耗やナゲット形成状況を判定することができ、溶接品質を適切に判定することができる。   As described above, by obtaining the Mahalanobis distance using the temporal change in the voltage between the electrodes, it is possible to determine the electrode wear and nugget formation status even in spot welding, and appropriately determine the welding quality. Can do.

本発明は、溶接の品質管理を大きく改善し、これにより溶接の精度、効率、コストが大幅に改善されるため、極めて大きな産業上の利用可能性を有することとなる。   The present invention greatly improves the quality control of welding, which greatly improves the accuracy, efficiency and cost of welding, and thus has a very large industrial applicability.

1 直流定置型スポット溶接機
2 トロイダルコイル
3 ウエルドモニター
4 PC
10 物理量測定部
20 物理量デジタル化部
30 サンプリングデータ1次元化部およびベクトル表現部
40 品質判定部
80 電極
90 母材
95、96、97 溶接により溶けていく箇所
98 スポット溶接部
99 空洞
1 DC stationary spot welder 2 Toroidal coil 3 Weld monitor 4 PC
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Physical quantity measurement part 20 Physical quantity digitization part 30 Sampling data one-dimensionalization part and vector expression part 40 Quality determination part 80 Electrode 90 Base material 95, 96, 97 The spot which melts by welding 98 Spot weld part 99 Cavity

Claims (7)

抵抗溶接中に溶接箇所の溶接エネルギーに関係する物理量を測定する物理量測定部と、
前記物理量測定部が測定した物理量を、所定の手順でリアルタイムにデジタル化されたサンプリングデータとする物理量デジタル化部と、
前記デジタル化されたサンプリングデータを、当該溶接の条件に応じて、所定の手順でリアルタイムに1次元データとするサンプリングデータ1次元化部と、
前記サンプリングデータ1次元化部により1次元データとされたサンプリングデータを、所定の手順でリアルタイムに1次元のサンプリングベクトルとして表現するベクトル表現部と、
前記ベクトル表現部により表現された1次元のサンプリングベクトルと評価基準となるベクトルとの差の大きさを求め、前記評価基準となるベクトルの標準偏差に対する前記差の大きさの割合に基づき、当該溶接の品質を判定する品質判定部と
を有しており、
前記品質判定部は、
前記1次元サンプリングベクトルをRt、前記評価基準となるベクトルをRs、前記標準偏差をSpとしたとき、
前記Rt、Rs、Spの各々を、1からnまで時系列でn個に分け、
以下に示す式により得られるD の総和Dを、予め定められている許容基準値と比較することにより、当該溶接の品質を判定する
ことを特徴とするリアルタイム溶接品質判定装置。
=|(Rt −Rs )|/Sp
(但し、Rt :1次元サンプリングベクトルRtのn番目のデータ
Rs :前記評価基準となるベクトルRsのn番目のデータ
Sp :標準偏差Spのn番目のデータ)
A physical quantity measuring unit for measuring a physical quantity related to the welding energy of the welding part during resistance welding;
A physical quantity digitizing section that converts the physical quantity measured by the physical quantity measuring section into sampling data digitized in real time by a predetermined procedure;
A sampling data one-dimensionalization unit that converts the digitized sampling data into one-dimensional data in real time in a predetermined procedure according to the welding conditions;
A vector expression unit for expressing the sampling data converted into one-dimensional data by the sampling data one-dimensionalization unit as a one-dimensional sampling vector in real time according to a predetermined procedure;
Obtaining the magnitude of the difference between the one-dimensional sampling vector expressed by the vector expression unit and the vector serving as the evaluation criterion, and based on the ratio of the magnitude of the difference with respect to the standard deviation of the vector serving as the evaluation criterion of has a determining quality determination unit quality,
The quality judgment unit
When the one-dimensional sampling vector is Rt, the evaluation standard vector is Rs, and the standard deviation is Sp,
Each of Rt, Rs, and Sp is divided into n in time series from 1 to n,
The quality of the weld is determined by comparing the total sum D of D n obtained by the following equation with a predetermined allowable reference value.
A real-time welding quality judgment device characterized by that.
D n = | (Rt n −Rs n ) | / Sp n
(However, Rt n : n-th data of the one-dimensional sampling vector Rt
Rs n : n-th data of vector Rs serving as the evaluation criterion
Sp n : nth data of standard deviation Sp)
前記品質判定部は、
前記1次元サンプリングベクトルRtのn番目のデータRtについて、溶接開始からの経過時間に応じた所定の分類を行い、
前記Dに対して前記分類に対応した重み付けの係数を掛けることにより得られる重み付けされたDの総和Dを、予め定められている許容基準値と比較することにより、当該溶接の品質を判定する
ことを特徴とする請求項に記載のリアルタイム溶接品質判定装置。
The quality judgment unit
The n-th data Rt n of the one-dimensional sampling vector Rt is subjected to a predetermined classification according to the elapsed time from the start of welding,
By the total sum D of the weighted D n is obtained by relative D n multiplied by the weighting coefficients corresponding to the classification, compared with the allowable reference value is determined in advance, determining the quality of the welding The real-time welding quality determination apparatus according to claim 1 , wherein:
抵抗溶接機の電極が新しく交換されたことを認知する新電極認知部と、
前記新電極認知部から電極が新しく交換された通知を受けると、前記物理量測定部、前記物理量デジタル化部、前記サンプリングデータ1次元化部および前記ベクトル表現部に合わせた処理を行って、通知を受けた後の所定回数の溶接の際の電流と電圧から当該所定回数の溶接ごとの1次元のサンプリングベクトルを作成し、さらに作成した各1次元のサンプリングベクトルを基に評価基準となるベクトルを作成する評価基準ベクトル作成部と
を有し、
前記品質判定部は、
前記所定回数以降の溶接の品質の判定に際して、前記評価基準ベクトル作成部が作成した評価基準となるベクトルを用いる
ことを特徴とする請求項1または請求項に記載のリアルタイム溶接品質判定装置。
A new electrode recognition unit that recognizes that the electrode of the resistance welder has been replaced,
Upon receiving notification that the electrode has been newly exchanged from the new electrode recognition unit, the physical quantity measurement unit, the physical quantity digitization unit, the sampling data one-dimensionalization unit, and the vector expression unit are processed in accordance with the notification. Creates a one-dimensional sampling vector for each predetermined number of welds from the current and voltage at the predetermined number of times after the welding, and then creates a vector as an evaluation criterion based on the created one-dimensional sampling vectors. An evaluation reference vector creation unit for
The quality judgment unit
Wherein upon determination of the quality of the predetermined number of times after the welding, the real-time weld quality determination apparatus according to claim 1 or claim 2, characterized by using a vector in which the evaluation reference vector creation part becomes evaluators created.
前記物理量測定部は、電圧と電流を測定し、
前記物理量デジタル化部は、測定した電圧と電流を、溶接毎に、リアルタイムにデジタル化されたサンプリングデータとし、
前記サンプリングデータ1次元化部は、デジタル化された電圧と電流についての2種類のサンプリングデータを、所定の手順でリアルタイムに抵抗に関する1次元データとする
ことを特徴とする請求項1ないし請求項のいずれかに記載のリアルタイム溶接品質判定装置。
The physical quantity measuring unit measures voltage and current,
The physical quantity digitizing unit uses the measured voltage and current as sampling data digitized in real time for each welding,
Said sampling data one-dimensional part, claims 1 to 3, the two kinds of sampling data for the digitized voltage and current, characterized in that the one-dimensional data regarding the resistance in real time with a predetermined procedure The real-time welding quality determination apparatus according to any one of the above.
スポット溶接中に溶接箇所の電極間電圧の時間的変化を物理量として測定する物理量測定部と、
前記物理量測定部が測定した前記電極間電圧の時間的変化を、所定の手順でリアルタイムにデジタル化されたサンプリングデータとする物理量デジタル化部と、
前記デジタル化されたサンプリングデータを用いて、所定の手順でリアルタイムにマハラノビス距離を計算するマハラノビス距離演算部と、
別途計算された評価基準となるスポット溶接におけるマハラノビス距離のデータから作成された下式に示す管理限界を閾値として、前記マハラノビス距離演算部により計算されたマハラノビス距離のデータを振り分け、前記閾値未満に含まれる前記マハラノビス距離のデータ量に基づき、当該溶接の品質を判定する品質判定部と
を有しており、
前記物理量デジタル化部は、前記物理量測定部が測定した電極間電圧の時間的変化を、所定の手順でリアルタイムにデジタル化された電極間電圧と時間の2次元のサンプリングデータとし、
前記マハラノビス距離演算部は、前記物理量デジタル化部においてデジタル化された電極間電圧と時間との2次元のサンプリングデータに対して、時間軸に平行な直線を等間隔に引き、前記サンプリングデータと各直線との交点の個数を求めて微分データとすると共に、各直線以上の領域にある前記電極間電圧のデータ量の和を求めて積分データとし、前記微分データと前記積分データとから、リアルタイムにマハラノビス距離を計算する
ことを特徴とするリアルタイム溶接品質判定装置。
μ+3σ
μ:評価基準となるスポット溶接におけるマハラノビス距離のデータの平均値
σ:評価基準となるスポット溶接におけるマハラノビス距離のデータの標準偏差
A physical quantity measuring unit for measuring a temporal change in the voltage between the electrodes of the welded spot as a physical quantity during spot welding;
A physical quantity digitizing unit that converts the temporal change of the interelectrode voltage measured by the physical quantity measuring unit into sampling data digitized in real time by a predetermined procedure;
Using the digitized sampling data, a Mahalanobis distance calculation unit that calculates the Mahalanobis distance in real time in a predetermined procedure;
Based on the control limit shown in the following formula created from Mahalanobis distance data in spot welding, which is a separately calculated evaluation standard, as a threshold, the Mahalanobis distance data calculated by the Mahalanobis distance calculation unit is sorted and included below the threshold based on the data amount of the Mahalanobis distances, it has a determining quality determination unit the quality of the weld,
The physical quantity digitizing unit uses the temporal change of the interelectrode voltage measured by the physical quantity measuring unit as two-dimensional sampling data of the interelectrode voltage and time digitized in real time by a predetermined procedure,
The Mahalanobis distance calculation unit draws straight lines parallel to the time axis at equal intervals with respect to the two-dimensional sampling data of the interelectrode voltage and time digitized by the physical quantity digitizing unit, The number of intersections with the straight line is obtained as differential data, and the sum of the data amount of the voltage between the electrodes in the area above each straight line is obtained as integral data, and the differential data and the integral data are used in real time. A real-time welding quality judgment device characterized by calculating Mahalanobis distance .
μ + 3σ
μ: Average value of Mahalanobis distance data in evaluation spot welding σ: Standard deviation of Mahalanobis distance data in evaluation spot welding
前記品質判定部は、前記閾値未満に含まれる前記マハラノビス距離のデータ量Nu、および全データ量Naに基づき、下式により溶接品質を求めて品質判定を行う
ことを特徴とする請求項に記載のリアルタイム溶接品質判定装置。
溶接品質(%)=(Nu/Na)×100
The quality determining unit, according to claim 5, wherein the data amount Nu of the Mahalanobis distance included below a threshold, and based on the total amount of data Na, performing the quality determination seeking weld quality according to the following equation Real-time welding quality judgment device.
Weld quality (%) = (Nu / Na) × 100
請求項1ないし請求項のいずれかに記載のリアルタイム溶接品質判定装置を用いてリアルタイムに溶接の品質を判定することを特徴とするリアルタイム溶接品質判定方法。 A real-time welding quality judgment method, wherein the quality of welding is judged in real time using the real-time welding quality judgment device according to any one of claims 1 to 6 .
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